DE540412C - Anordnung zur Korrektur der Nullinie in telegraphischen Empfangsstationen mit Verstaerkern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Empfangssysteme für Verwendung in Verbindung mit* Seekabeln oder anderen Leitern hoher Kapazität.

Zweck der Erfindung ist, eine zu starke Wanderung der Nullinie bei der Impulsgabe zu verhindern.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß Induktanzspulen hoher Permeabilität in Verbindung mit zweckmäßigen Schaltungen verwendet werden, um die Berichtigung der Nullinie herbeizuführen.

Bei der Signalgebung über Kabel hoher Kapazität, z. B. Seekabel, mittels positiver und negativer Stromstöße werden, wie bekannt, durch Erdstöße oder ein zeitweises Vorherrschen von Stromstößen einer bestimmten Polarität im Kabel Ladungswirkungen hervorgerufen, welche sich durch eine scheinbare Verschiebung der

ao Nullinie in der Richtung der im Augenblickvorherrschenden Stromstöße bemerkbar machen. Die am Empfangsende des Kabels ankommende verzerrte Signalwelle besteht deshalb gewissermaßen aus zwei Komponenten, nämlich aus den übertragenen höher frequenten Stromumkehrungen und einer Niederfrequenzvariation, welche die schwankende Belastung im Kabel darstellt, die das augenblickliche Vorherrschen von Impulsen der einen oder der anderen Polarität begleitet.

Wenn der Empfangsapparat ein Heberschreiber ist, ist die Verschiebung der Nullinie oder das Nullwandern von wenig Bedeutung, aber wenn Relais betätigt werden sollen, ist es von Wichtigkeit, daß die Verschiebung der Nullinie auf einen geringen Bruchteil der gesamten Signalstromstoßamplitude heruntergebracht wird. Beträgt die Verschiebung der Nullinie mehr als etwa 20 % der normalen Signalamplitude, so kann es vorkommen, daß der Strom in den Relaiswicklungen des Empfangsstromkreises nicht kräftig genug ist, um die Relais zu betätigen, so daß die empfangenen Signale unvollständig und unverständlich werden.

In Drucktelegraphenanlagen, in welchen die Apparate an beiden Enden des Kabels in Synchronismus gehalten werden, bewirkt die durch das Nullwandern hervorgerufene unsichere Arbeitsweise der Relais, daß der Synchronismus gestört wird und die Apparate betriebsunfähig werden.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Berichtigung der Nullinie durch eine Spule nach Patent 539 187, welche im Ausgangsstromkreis eines Empfangsverstärkers angeordnet ist und eine Vormagnetisierung besitzt, die beim Überwiegen ihrer Erregung durch die Signalströme über ihre lokale Vorerregung kurze und steile Stromstöße zur Berichtigung der Nullinie abgibt. Die Transformatorenkerne bestehen vorzugsweise aus einem magnetischen Material hoher Permeabilität, z. B. Nickel-Eisen-Legierungen (Permalloy). Materialien dieser Art werden gewählt, weil sie magnetisch gesättigt werden bei einem Signalstrom niedriger Amplitude. Bei den periodischen Zunahmen und Abnahmen des Signalstromes zwischen Null und Maximalwerten werden deshalb Intervalle kurzer Dauer entstehen, während welcher die Transformatorenkerne ungesättigt sind und die Induktanz für einen Augenblick einen hohen Wert annimmt, wodurch kurze und steile Stromstöße in den Sekundärwicklungen hervorgerufen werden. Durch die Vormagnetisierungswicklungen, die von gleichen und entgegengesetzten Strömen durchflossen werden, können die Transformatorenkerne bei einer höheren Amplitude gesättigt werden; der Punkt in der Nähe des NuIlwertes des Primärstromes, bei welcher Sekundärstromstöße auftreten, wird dann in die Stellung verschoben, in welcher die magnetomotorische Kraft des Primärstromes gleich der magnetomotorischen Kraft des Vorerregungsstromes ist, aber die entgegengesetzte Richtung aufweist. Durch eine derartige Regelung der Vorerregungsströme, daß die Stellung, bei welcher die Summe der magnetomotorischen Kräfte gleich Null ist, mit den normalen Spitzenwerten des Primärstromes übereinstimmt, wird ein jedes Signal, welches diese normalen Spitzenwerte übersteigt, einen Sekundärstromstoß erzeugen, dessen Polarität geändert ist und der dem Primärstrom aufgedrückt wird, um die Nullinie in ihre richtige Stellung zurückzubringen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigelegten Zeichnungen schematisch dargestellt.

Abb. ι zeigt einen Stromkreis, in welchem zwei Transformatoren hoher Permeabilität mit dem Ausgangsstromkreis eines Vielstufenröhrenverstärkers in Verbindung stehen. Die Sekundärwicklungen sind über getrennte Gleichrichter mit einem gemeinsamen Rückkopplungsstromkreis verbunden.

Abb. 2 stellt für die in Abb. 1 dargestellte Anordnung den Signalstrom in den Primärwicklungen, die entsprechenden Stromstöße in den Sekundärwicklungen und die an den Verstärker zurückgeleiteten Berichtigungsstromstöße dar. Abb. 3 zeigt eine geänderte Ausführungsform der Abb. 1. In Abb. 3 sind Röhrengleichrichter derart angeordnet, daß sie mit einem Schwingungserzeuger und zwei Schwingungswicklungen am Transformator zusammenwirken, um die Berichtigung der Nullinie herbeizuführen.

Abb. 4 stellt eine Signalstromwelle und die sekundären gleichgerichteten und berichtigenden Stromwellen dar, welche in der Anlage nach Abb. 3 erzeugt werden.

Abb. 5 zeigt eine Anordnung, bei welcher Batterien benutzt werden, um die Anodenstromkreise der Gleichrichter zu speisen.

Abb. 6 zeigt die Transformatoren hoher Permeabilität in einem Stromkreis, welcher dafür eingerichtet ist, die Wirkung der Nulllinienwanderung anzuzeigen.

Abb. 7 zeigt graphisch die Wirkung der Nulllinienverlagerung in den Primär- und Sekundärwicklungen nach Abb. 6.

Abb. ι zeigt eine einfache Ausführungsform der Erfindung. Ein Mehrstufenröhrenverstärker 11 steht über die Primärwicklungen 12 und 13 zweier Transformatoren mit Kernen hoher Permeabilität mit einem Empfänger 14 in Verbindung. Die Transformatorenkerne sind derart eingerichtet, daß sie bei den niedrigen Amplituden des im Ausgangsstromkreis des Verstärkers 11 fließenden Signalstromes magnetisch gesättigt werden. Ohne Vorerregung würde während des Signalstromanstieges die Induktanz der Primärwicklungen einen so hohen Wert annehmen, daß in den Sekundärwicklungen 15 und 16 ein kurzer, scharfer Stromstoß hervorgerufen wird. Die Intervalle, während welcher die Sekundärstromstöße auftreten, können aber derart geändert werden, daß sie einen beliebigen Bereich von Signalstromamplituden umfassen. Um diese Wirkung hervorzurufen, können zusätzliche Wicklungen 17 und 18 angeordnet werden, durch welche entgegengesetzte Vormagnetisierungsströme von einem solchen Wert gesandt werden, daß die Transformatorenkerne magnetisch gesättigt bleiben, wenn der Signalstrom vom Nullwert bis zu dem Wert anwächst, bei welchem die magnetomotorische Kraft des Signalstromes die magnetomotorische Kraft des Stromes in der einen oder der anderen Vormagnetisierungswicklung überwindet. Der Vormagnetisierungsstrom wird von einer Gleichstromquelle 19 abgegeben und fließt in entgegengesetzten Richtungen durch die Wicklungen 17 und 18. Durch diese Anordnung kann die Induktanz der Primärwicklungen unberücksichtigt bleiben bis zu dem Punkte, in welchem die magnetomotorische Kraft des Signalstromes die magnetomotorische Kraft des Vorspannungsstromes in den Wicklungeni7undi8 überwindet, und darauf steigt die Induktanzraschbis zu einem hohen Wert. Wenn dieser hohe Wert erreicht ist, wird in der einen oder anderen Sekundärwicklung 15 oder 16 ein kurzer, scharfer Stromstoß erzeugt. Die gewählte Wicklung hängt

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von der Polarität des Signalstromstoßes ab, welcher zu diesem Augenblick in den Primärwicklungen 12 und 13 fließt.

Es soll angenommen werden, daß eine im Ausgangsstromkreis des Verstärkers 11 fließende Signalstromwelle verzerrt wird und die bei α in Kurve A (Abb. 2) gezeigte Form annimmt. Die Verschiebung der Nullinie erfolgt hier in der positiven Richtung, und der Vormagnetisierungsstrom erhält einen solchen Wert, daß die Transformatorenkerne gesättigt gehalten werden, bis der Signalstrom die durch die gestrichelte Linie X-X angedeutete Amplitude erreicht hat. Die Linie X-X repräsentiert den normalen Spitzenwert des Signalstromes auf der positiven Seite, während die Linie Y-Y den normalen Spitzenwert des Signalstromes auf der negativen Seite angibt. Jedesmal, wenn der Signalstrom, wie bei α angedeutet, über seinen normalen Spitzenwert steigt, nimmt die Induktanz der Primärwicklung einen hohen Wert an, wodurch in einer der Wicklungen 15 und 16 ein Stromstoß erzeugt wird. Es soll hier als Beispiel angenommen werden, daß der Stromstoß in der Wicklung 16 entsteht, wenn der außergewöhnlich hohe Signalstrom positiv ist, und in der Wicklung 15 entsteht, wenn der starke Signaistrom negativ ist. Wie durch die Kurve A dargestellt, wird deshalb ein Stromstoß in der Wicklung 16 erzeugt, wenn die Linie A über die Linie X-X hinausgeht. Wenn der Signalstrom, indem derselbe über seinen normalen Spitzenwert steigt, einen solchen Wert annimmt, daß die Transformatorenkerne gesättigt werden, so wird die Induktanz wieder vernachlässigbar gering und behält diesen Wert, solange der Kern gesättigt ist. Sobald der Strom aber den Sättigungswert unterschreitet, nimmt die Induktanz des Primärstromes wieder einen hohen Wert an und erzeugt in der Wicklung 16 einen zweiten Stromstoß, der jetzt in der entgegengesetzten Richtung verläuft. Die in dieser Weise entstehenden Stromstöße werden dem Gleichrichter 20 aufgedrückt, aber nur diejenigen Stromstöße, welche eine bestimmte Polarität aufweisen, werden durchgelassen und einem Speicherkondensator 21 zugeführt. Die Entladung des in dieser Weise aufgeladenen Kondensators erfolgt durch ein Widerstandskapazitätsfilter mit Widerständen 22 und 23 sowie einem Kondensator 24. Durch die Entladung wird ein negatives Potential am Gitter der Röhre 25 des Verstärkers 11 hervorgerufen. Die Stromstöße, welche in der Wicklung 16 erzeugt werden, wenn der Signalstrom innerhalb des über der Linie X-X liegenden Amplitudenbereiches steigt und fällt, sind durch die Kurve B angedeutet. Die Kurve C zeigt die Stromstoßwelle, welche durch die Entladung des Speicherkondensators 24 hervorgerufen wird. Wie aus der Kurve ersichtlich, werden die durch das Sinken des Primärstromes erzeugten Stromstöße vom Gleichrichter 20 vernichtet, und die durch das Steigen des Stromes hervorgerufenen Stromstöße werden umgekehrt, um den mit dem Gitter des Verstärkers 25 verbundenen Rückkopplungsstromkreis zu berichtigen. Kurve D stellt die Entladung des Kondensators dar. Die Ladung dieses Kondensators wird dem Gitter des Verstärkers 25 aufgedrückt, um die Nulllinie des Signalstromes in ihre richtige Stellung zurückzubringen, wie dies durch die Kurve b in Abb. 2 angedeutet ist.

Kurve D zeigt die Berichtigungswirkung, die durch die Berichtigung für das Nullwandern auf den Signalstrom ausgeübt wird, ohne Rücksicht auf die Verstärkerstufe, bei welcher sie erfolgt.

Verschiebt sich die Nullinie des Signalstromes in negativer Richtung, so werden die Sekundärstromstöße in der Wicklung 15 hervorgerufen, mittels des Gleichrichters 26 gleichgerichtet und einem Speicherkondensator 27 zugeführt. Die gleichgerichteten Stromstöße können durch ein Widerstandskapazitätsfilter in der oben beschriebenen Weise dem Gitter des Verstärkers 25 aufgedrückt werden, wodurch eine Berichtigung in der entgegengesetzten Richtung hervorgerufen wird. Das Widerstandskapazitätsfilter enthält Widerstände 28 und 29 und einen Kondensator 24.

Abb. 3 zeigt eine andere Schaltung, mittels welcher Berichtigungen für die Verlagerung der Nullinie herbeigeführt werden können. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden ebenfalls Transformatoren hoher Permeabilität verwendet, um sekundäre Spannungsstromstöße zu erzeugen und diese dem Gitterstromkreis eines Verstärkers aufzudrücken. Ein Röhrenverstärker 31 ist über die Primärwicklungen 32 und 33 zweier Transformatoren hoher Permeabilität mit einem Empfangsstromkreis 34 verbunden. 35 und 36 sind die Sekundärwicklungen, während 37 und 38 die Vorerregungswicklungen mit entgegengesetzter Polarität sind.. Die Vorerregungswicklungen erhalten Gleichstrom von der Stromquelle 39. Die Stromkreise der Sekundärwicklungen 35 und 36 weisen je einen Röhrengleichrichter 40 bzw. 41 auf. Die Transformatorenkerne sind außerdem mit zusätzlichen Wicklungen 42 und 43 versehen, welche mit einem Schwingungserzeuger 44 in Verbindung stehen, der einen Strom von geringer Amplitude und zweckmäßiger Frequenz, z. B. 200 Perioden je Sekunde, liefern soll. Wenn die Nullinie der Signalströme so stark wandert, daß die eine oder die andere Sekundärwicklung 35 oder 36 in Tätigkeit tritt, so bewirkt der durch die Wicklungen 42 und 43 fließende Strom vom Schwingungserzeuger, daß in der wirksamen Wicklung der Spulen 35 und 36 eine Reihe von Berichtigungsstromstößen erzeugt wird. Dieser Zustand dauert während des ganzen Intervalle?

hoher Induktanz. Die Amplitude des Stromes von dem Schwingungserzeuger 44 ist so niedrig, um den Vormagnetisierungsstrom zu überwinden, und kann nur dann einen merkbaren Strom 5 in den Wicklungen 35 und 36 hervorrufen, wenn die Sättigung in einem Kern durch Signale von hoher Amplitude überwunden wird, die durch die Nullwanderung hervorgerufen werden. Die Linie α in Kurve E (Abb. 4) stellt die Signalstromwelle dar, welche durch die Primärwicklungen 32 und 33 fließt und deren Nullinienverschiebung nach der positiven Seite hin erfolgt. Die Kurve F zeigt die Art des Berichtigungsstromstoßes, welcher in der einen oder der anderen der Wicklungen 35 oder 36 erzeugt wird, wenn der Signalstrom über seinen normalen Spitzenwert steigt und das vom Vorspannungsstrom in einer der Wicklungen 37 und 38 erzeugte magnetische Feld überwindet. Die Kurve G stellt die gleichgerichteten Stromstöße nach Kurve F dar, wie sie vom Speicherkondensator 45 aufgenommen werden. Kurve H zeigt die vom Kondensator 45 der Filterschaltung abgegebene Spannungswelle, welche über den Rückkopplungsstromkreis 47 dem Gitter einer Röhre (nicht dargestellt) des Verstärkers 31 aufgedrückt wird. Die vom Kondensator 45 abgegebene Berichtigungswelle bringt die Nulllinie des Signalstromes in ihre richtige Stellung zurück, wie durch die Linie b in der Kurve E angedeutet. Bei der hier dargestellten Form des Nullinienberichtigers wird der Schwingungserzeugerstrom verwendet, um die Heizfaden- und die Anodenstromkreise beider Gleichrichter mit Strom zu beliefern. Hierbei erhält derjenige Gleichrichter den Strom, der mit der Sekundärwicklung in Verbindung steht, die zu dem gegebenen Zeitpunkt tätig ist.

Abb. 5 zeigt eine Schaltung für Nullinienberichtigung, welche ebenfalls mit Transformatoren hoher Permeabilität ausgestattet ist. Die hier dargestellte Schaltung ist der in Abb. 3 dargestellten ähnlich, und die miteinander übereinstimmenden Teile beider Schaltungen sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Unterschied zwischen diesen Schaltungen besteht im wesentlichen darin, daß gemäß Abb. 5 getrennte Batterien vorgesehen sind, um die Anodenstromkreise der Verstärker 40 und 41 zu speisen und um den Kondensator 45 aufzuladen. Abb. 6 zeigt eine Schaltung, in welcher zwei Transformatoren hoher Permeabilität in Verbindung mit einer Anzeigevorrichtung angeordnet sind. Mittels der Anzeigevorrichtung kann festgestellt werden, ob die Nullinie des Signalstromes ihre normale Stellung verläßt. Es soll angenommen werden, daß die Primärwicklungen 51 und 52 zweier Transformatoren hoher Permeabilität mit einer Signalstromquelle (nicht dargestellt) verbunden sind und daß die Wicklungen 53 und 54 mit einer Gleichstromquelle 55 derart verbunden sind, daß die Transformatoren normalerweise entgegengesetzt gerichtete Vormagnetisierung haben. Der Vormagnetisierungsstrom von der Quelle 55 wird mittels eines Regulierwiderstandes 56 derart geregelt, daß die Transformatorenkerne bis zum normalen Spitzenwert des Signalstromes gesättigt gehalten werden. Sobald der Signalstrom in dieser Schaltung seinen normalen Spitzenwert übersteigt, wird das vom Vormagnetisierungsstrom erzeugte magnetische Feld neutralisiert, und in einer der Sekundärwicklungen 57 und 58 wird ein Stromstoß erzeugt. Wie oben erklärt, hängt es von der Polarität des Signalstromes ab, welche Wicklung in jedem Falle erregt wird. Ein Anzeigeinstrument, beispielsweise ein Telephonempfänger 60, in Reihe mit einem kleinen Kondensator 61, kann wahlweise mit den Sekundärwicklungen 57 oder 58 verbunden werden. Um eine Ablesung zu bewerkstelligen oder um den Zustand eines Signales oder einer Stromwelle festzustellen, wird der Vormagnetisierungsstrom erhöht, bis die in der Sekundärwicklung erzeugten Stromstöße fast unbemerkbar werden. Zu diesem Zwecke wird der Empfänger 60 mittels des Schalters 62 mit der einen oder der anderen Sekundärwicklung verbunden, und der Vormagnetisierungsstrom wird auf einen Wert gebracht, der dem. normalen Spitzenwert des Signalstromes gleich ist, so daß ein knackendes Geräusch im Telephon entsteht, so oft der Signalstrom seinen normalen Spitzenwert auf der positiven oder auf der negativen Seite erreicht. Wenn der Strom auf einer Seite seinen normalen Spitzenwert übersteigt, wird im Telephon kein Geräusch hervorgerufen, wenn der Strom seinen Spitzenwert auf der anderen Seite erreicht.

Abb. 7 zeigt die Arbeitsweise der Schaltung nach Abb. 6. Kurve K zeigt eine verzerrte Signalstromwelle, welche durch die Primärwicklungen 51 und 52 fließt, wobei ihre NuIllinie sich nach der positiven Seite verschiebt. Die Linien X-X und Y-Y stellen die normalen Spitzenwerte des Signalstromes dar. Die Kurve L zeigt die Stromstöße, welche in einer der Sekundärwicklungen 57 oder 58 erzeugt werden, und jeder dieser Stromstöße macht sich im Telephonempfänger durch ein knackendes Geräusch bemerkbar, wenn der Signalstrom die durch die Linie X-X angedeutete Amplitude übersteigt und das vom Vorerregungsstrom in einer der Wicklungen 53 und 54 erzeugte magnetische Feld überwindet. Linie M zeigt, daß keine Stromstöße in der anderen Sekundärwicklung vorhanden sind. Dies ist ein Zeichen, daß die Nullinie des Signalstromes sich in positiver Richtung bewegt und daß eine Berichtigung vorgenommen werden muß, um einen Ausgleich zwischen den positiven und den negativen Signalen herbeizuführen.

Claims (3)

1. Pa tentα ν s PR ü c η ε:

   ι. Anordnung zur Korrektur der NuIllinie in telegraphischen Empfangsstationen mit Verstärkern, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur der Nullinie im Ausgangskreis des Empfangsverstärkers eine Spule nach Patent 539 187 mit Vormagnetisierung verwendet wird, die beim Überwiegen ihrer Erregung durch die Signalströme über ihre lokale Vorerregung kurze und steile Stromstöße
   gibt.

   zur Berichtigung der Nullinie ab-
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Berichtigungsstromkreis einen Gleichrichter enthält.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch zwei Spulen mit einander entgegengesetzt gerichteter Vormagnetisierung und je einem Gleichrichter in ihrem Sekundärkreis, der den Eingangsstrom des Verstärkers zur Berichtigung der Nullinie beeinflußt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen