DE590246C

DE590246C - Fernmeldeuebertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE590246C
Application number: DEI38115D
Authority: DE
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1928-05-19
Filing date: 1929-05-19
Publication date: 1933-12-30
Also published as: GB317760A; DE593264C; US1776310A; US1859030A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Übertragungssystem, bei dem die beiden miteinander zu verbindenden Sende- und Empfangseinrichtungen über Verstärker miteinander verbunden sind und die Fernmeldeströme in beiden Übertragungsrichtungen verstärkt werden. Die Verbindung ist dabei, ähnlich wie bei den bekannten Einrohrzwischenverstärkern, so hergestellt, daß zwischen den beiden Stationen eine metallisch leitende Verbindung besteht, so daß Gleichstrom und Wechselstrom geringer Frequenz, die normalerweise von einem Verstärker nicht übertragen werden, von der einen Station zur anderen fließen können, ohne daß besondere Einrichtungen vorgesehen werden müssen, die diese Ströme um die Verstärker herumführen. Nach der Erfindung sind die beiden Stationen über einen Ausgleichsübertrager, an dessen Sekundärwicklung und Symmetriepunkte je

. - ein negativer Widerstand angekoppelt ist, verbunden. Die beiden negativen Widerstände sind so bemessen, daß ihre Größen in reziproker Beziehung zum Leitungswiderstand stehen,

d. h. der eine Widerstand, multipliziert mit . einem Faktor, ist gleich dem anderen Widerstand, dividiert durch denselben Faktor, und gleich dem Scheinwiderstand der Leitung. Durch diese Bemessung der beiden negativen

Widerstände werden Echos und Rückkopplungswirkungen mit Sicherheit vermieden. Wird die Erfindung für Übertragungseinrichtungen angewendet, in denen Echos unbeschadet auftreten können, so ist es nicht erforderlich, die beiden negativen Widerstände reziprok bezüglich des Leitungswiderstandes zu wählen. Die Widerstände können in einem solchen Falle je nach der Größe des zulässigen Reflexionsfaktors mehr oder weniger abweichend von der angegebenen Bedingung gewählt werden.

An Hand der folgenden Abbildungen wird auf einige Ausführungsbeispiele hingewiesen.

An Hand der Abb. 1 und 2 sollen die dem Erfindungsgedankenzugrunideliegendenphysikaiischen Zusammenhänge erläutert werden. Abb. ι zeigt einen Ausgleichsübertrager, der zwischen die beiden die Stationen E und W verbindenden Leitungsabschnitte eingeschaltet ist. Die beiden Leitungsabschnitte haben dieselbe Impedanz Z₀. Der Ausgleichsübertrager α enthält die beiden in die Leitung eingeschalteten Wicklungen und die mit der Impedanz c verbundene Wicklung. Die eine Wicklung des Transformators b ist mit den Symmetriepunkten des Ausgleichsübertragers verbunden, und die andere Wicklung dieses Transformators ist an die Impedanz d angeschlossen. Es ist ein vollständiger Ausgleich vorhanden, und Reflexionsverluste werden sicher vermieden, wenn die mit den vier Paaren der Endpunkte verbundenen Impedanzen einander gleich sind. Dabei können die Impedanzen c und d einen anderen Wert haben, wenn sie nur durch geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses der Transformatoren angepaßt wer-

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den. Wenn jede der Impedanzen c und d den Wert Z₀ hat, so ist der Übertragungsverlust von einem Leitungs abschnitt zum anderen unendlich groß, und gleichzeitig hat die durch den Ausgangsübertrager dargestellte Impedanz den Wert Z₀.

Werden die Größen der Impedanzen c und d reziprok zu ihren normalen Werten nach einem bestimmten Verhältnis geändert, d. h. wird

ίο die eine mit dem Faktor N multipliziert und die andere durch N dividiert, so wird der Übertragungsverlüst endlich. Der Übertragungsverlust L beträgt in Übertragungseinheiten

r , ■ τ + Ν . .

L = 20log. io· YZZW ^

Zur Ableitung" dieser Gleichung sei auf die Abb. Ii Bezug genommen. In dieser Abbildung ist der Ausgleichsübertrager etwas, einfacher dargestellt als in den übrigen Abbildungen, was jedoch grundsätzlich nichts an der Ableitung ändert. Die Induktivität der beiden Wicklungshälften der Primärwicklung des Übertragers sind ebenso wie die Induktivität der Sekundärwicklung mit L bezeich--

net. Der an der Sekundärwicklung angeschlossene Scheinwiderstand sei Jg₁. Der in Abb. ι über den Transformator b an die Symmetriepunkte des Übertragers angeschlossene Scheinwiderstand d ist in Abb. 11 als Z₂ unmittelbar zwischen die Punkte 2 und 4 eingeschaltet. Die an den Übertrager angelegte Spannung zwischen den Punkten 1 und 4 ist mit Vi und der durch die Wicklung zwischen den Punkten 1 und 2 fließende Strom mit J₁, der durch die Wicklung zwischen den Punkten 2 und 3 fließende Strom mit" J₂ bezeichnet. /₃ stellt den im Sekundärkreis des Übertragers verlaufenden Strom dar.

Es sei nun zunächst Kurzschluß und Leerlauf des Übertragers betrachtet. Der Leerlaufwiderstand zwischen den Punkten 1 und 4 ist

U₁ = Z₁ +Z^

Zur Ermittlung des Kurzschlußscheinwiderstandes ist der im Falle des Kurzschlusses in den Übertrager hineinfließende Strom/! zu berechnen. Zu diesem Zweck werden die folgenden drei Spannungsgleichungen aufgestellt:

J₁-PL + Jz'P^L .+ J*'pL + J₁-PL-J₃-φL — J₃-PL=: V₁, . Ja'*i - + J₃-PL-Jt-PL-TJi-PL = O, Ji'pL +[J₁-J₂)-Z₂ +J₂-PL-J₃-PL = V₁. _

In diesen Gleichungen bedeutet p die Kreisfrequenz. Das dritte und vierte Glied der ersten Gleichung und das dritte Glied der dritten Gleichung bedeutet die durch die Gegeninduktivität zwischen den beiden Wicklungshälften der Primärwicklung des Ausgangsübertragers hervorgerufenen Spannungen. Die in den Gleichungen mit negativem Vorzeichen auftretenden Glieder bedeuten die durch die Gegeninduktivität zwischen Primär- und Sekundärwicklung hervorgerufenen Gegenspannungen.

Aus diesen Gleichungen ergibt sich:

τ _ γ 'Xa-S₁-PL-Z-T-PL-X

^x 4Z

4 Z₁ .. Z₂ · p L
Der Kurzschlußscheinwiderstand ist also

ü_k = -

I ' ~~ *L* J-J- * Λα ' "P J-/ * Art

Läßt man die Induktivität des Übertragers groß gegenüber S₁ und Z₂ werden, d. h. läßt man p-L gegen Unendlich gehen, so ergibt sich

Für den Wellenwiderstand der Leitung

ergibt sich unter Berücksichtigung der obigen Gleichungen

Setzt man diesen Wert des Wellenwiderstandes und den vorher ermittelten Leerlaufscheinwiderstand in die Definitionsgleichung für die Dämpfung & in Neper ein, so erhält

man _

Y Z₁+Y'-,

Yz₁-Vz₂

pb

2₂
Iz,

x + x

Der Zusammenhang zwischen der Dämpfung in Neper und dem Übertragungsverlust in TU ergibt sich aus der Gleichung
_e2* _ _Ioo,i (je/).

Obige Gleichung für e^h in diese Gleichung eingesetzt:

JL+ÜL

e" =

— _I0o,O5

TU ~

Die Konstante -χ, die das Verhältnis zwischen den Scheinwiderständen Z₂ und S₁ darstellt, entspricht der Konstanten JV in Gleichung (i). Die durch den Ausgleichsübertrager dargestellte Impedanz behält den Wert Z. Aus der Gleichung (i) ist zu ersehen, daß, wenn der Faktor JV negativ gemacht wird, der Übertragungsverlust negativ wird, d. h. von einer aufgenommenen zu einer abgegebenen Leistung wird. Sind diese Bedingungen erfüllt, so läßt sich mit der Anordnung eine Verstärkung in beiden Richtungen zu den Stationen B und W erreichen.

Bei der in Abb. ι schematisch dargestellten Anordnung läßt sich erreichen, daß unter der Voraussetzung, daß dieselben Verstärkerröhren wie sie bei den normalen Einrohr- und Zweirohrzwischenverstärkern verwendet, werden und daß die negativen Widerstände so

ao eingerichtet sind, daß sie keine Energie verzehren außer in den inneren Röhrenimpedanzen, der Verstärkungsgrad der Anordnung vier- bis sechsmal größer ist als bei den bekannten Einrohr- und Zweirohrzwischenverstärkern.

In Abb. 2 ist gezeigt, wie bei dieser Anordnung ein Rückströmen der verstärkten Energie vermieden wird. Stehen die Schalter S₁ und S₂ in der gezeichneten Stellung, so unterhält der Generator G einen Strom durch die Widerstände T₁ und r₂ in der durch die ausgezogenen Pfeile angegebenen Richtung. Die Widerstände T₁ und r₂ stellen die Widerstände der Leitungsabschnitte dar. Werden die Schalter S₁ und s₂ mit den unteren Kontakten in Berührung gebracht, so ist der negative Widerstand r_z mit den Widerständen r_x und r₂ in Reihe geschaltet. Infolgedessen nimmt der in diesem Kreis fließende Strom zu, da sich der Gesamtwiderstand vermindert. Der negative Widerstand r₄ ist so angeordnet, daß er durch den Schalter s_s mit einer Anzapfung an dem Mittelpunkt der Spule / verbunden werden kann. Die Spule / bietet denjenigen Strömen, die von der einen Seite der Leitung zur anderen fließen, hohen induktiven Widerstand und denjenigen Strömen, die. an der Anzapfung in die Spule hinein oder aus der Spule herausfließen, nur einen kleinen induktiven Widerstand. Die Richtung des Potential

gefälles an dem Widerstand r₄ ist durch die Plus- und Minuszeichen angegeben. Wegen seines negativen Charakters sendet der Widerstand r₄ Ströme aus, die in der durch die gestrichelten Pfeile angegebenen Richtung fließen. Die aus dem Widerstand r₄ herausfließenden Ströme vergrößern den in den Leitungsabschnitt r₂ und vermindern den in den Leitungsabschnitt T₁ fließenden Strom. Besteht zwischen den negativen Widerständen r_a und r₄ die obenerwähnte Beziehung, so heben sich die von ihnen ausgehenden Strome in dem Leitungsabschnitt T₁ auf und verstärken einander in dem Leitungsabschnitt r₂, so daß eine Rückführung verstärkter Energie in den Abschnitt Y₁ verhindert wird. Solange die beiden Impedanzen T₁ und r₂ einander gleich sind, fließen die aus f₄ kommenden Ströme nicht durch r_s und die aus r_s kommenden Ströme nicht durch r₄.

Die Art der negativen Widerstände r₃ und r₄ wird in den Abb. 3, 3a, 4 und 4a näher erläutert. Die Abb. 3 und 3a zeigen negative Wider-stände der sog. Paralleltype und die Abb. 4 und 4a solche der sog. Reihentype.

In Abb. 3a ist E die EMK, die an die Eingangsklemmen des Verstärkers Λ gelegt wird. Der in den Eingang des Verstärkers fließende Strom ist

Die in dem Ausgangskreis hervorgerufene Spannung beträgt M-I₁. M ist die nur für die Übertragung in der Richtung vom Eingang des Verstärkers A zum Ausgang in Betracht kommende, also einseitige Gegenimpedanz, die das Verhältnis der in dem Ausgangskreis erzeugten Spannung zu dem im Eingangskreis fließenden Strom angibt. M ist positiv, wenn die im Ausgangskreis erzeugte EMK den in diesem Kreis fließenden Strom unterstützt. Der im Ausgangskreis fließende Strom ist dann

r _ E +

R_n

Der gesamte Strom, der in dem Verstärker fließt, ist

I—

+M

__ R₀

R₀

R_n woraus sich ergibt

RiR_n

π-Ι RiR₀

I. Ri+ R_n + M '

(2)

(3)

Wenn der Wert M zunimmt, so nimmt der Widerstand R ab, bleibt jedoch positiv.

Durch entsprechende Maßnahme kann M negativ gemacht werden, z. B. durch Vertauschen der Zuführungen des Eingangs- oder des Ausgangskreises. Wenn nun M zunimmt,

nimmt der Strom /₀ im Ausgangskreis ab, und der Gesamtwiderstand des Verstärkers nimmt zu; wenn

= R₁ + R₀,

wird der Gesamtstrom Null und der Gesamtwiderstand unendlich. In diesem Falle hebt der Verstärker gerade seine eigenen Verluste auf, und der in dem Widerstand J?_o fließende

ίο Strom wird Null. Nimmt —M ein wenig mehr zu, so wird R negativ, und der Verstärker sendet einen Strom durch den Widerstand Rj in entgegengesetzter Richtung, d. h. gibt an den Widerstand Ri Energie ab. Die von dem Ausgangskreis des Verstärkers auf den Eingangskreis rüdigekoppelte Energie ist jedoch zu klein, um ohne die vom Generator G gelieferte Energie ein Selbstschwingen des Verstärkers zu unterhalten.

Es besteht die Beziehung

E₀ = Mh = M

(4)

Darin bedeutet E₀ die im Ausgangskreis durch den Strom /j hervorgerufene Spannung. Soll die Spannung E ohne den Generator G aufrechterhalten werden, so muß die Beziehung

ReRi

F — F .

Re

Re Rj K_e + K

(5)

bestehen. Der Wert fürf₀, aus Gleichung (4) in Gleichung (5) eingesetzt, ergibt

E —

■ M- Re+Ri

aufgelöst nach R_e

ReRi Re+ Ri

(6)

R₀

R₀Ri

-(R₁+ R₀-M)

Wenn also der negative Gesamtwiderstand (— R) gleich dem positiven äußeren Widerstand (R_e) ist, tritt ein Selbstschwingen des Verstärkers ein.

Wird —M weiter vergrößert, wodurch — R noch mehr abnimmt, so liefert der Verstärker mehr Energie, als erforderlich .ist, einmal eingeleitete Schwingungen aufrechtzuerhalten, und die Schwingungen wachsen weiter an, bis durch Übersteuerung — M verkleinert wird oder die Verluste in dem' System so weit anwachsen, daß R_e = R ist, wodurch dann die Schwingungen mit konstanter Amplitude bestehen bleiben.

Wird R_e klein gemacht, so ist die Verbindung zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangskreis des Verstärkers fast kurzgeschlos sen, so daß keine Energie zurückfließen kann und der Generator G eine Spannung liefern muß, um die Anordnung aktiv zu machen. Wird R_e groß gemacht oder ganz geöffnet, so wird ein Zurückfließen der Energie ermöglicht, und der Verstärker kann schwingen.

Der negative Widerstand der Paralleltype wird also schwingen, wenn er kleiner ist als der positive Widerstand R_e. In bezug auf die Schwingfähigkeit der negativen Widerstände ist die Paralleltype der Reihentype entgegengesetzt.

In Abb. 3 ist die Schaltung eines negativen •Widerstandes der Paralleltype, wie ei· in Abb. 3 a erläutert wurde, dargestellt. Der negative Widerstand wird durch eine entsprechend gekoppelte Verstärkerröhre gebildet. Der Gitterkreis ist durch das Potentiometer p über den Abgriff 0 an die Wicklung 3 angeschaltet, während der Anodenkreis an" der Wicklung 2 liegt. Die Wicklungen 2 und 3 sind mit der Wicklung 1 magnetisch gekoppelt. Der Scheinwiderstand der Wicklung 1 entspricht dem Widerstand R wie in Abb. 3 a.

In Abb. 4 a, die die Reihentype eines negativen Widerstandes darstellt, ist der Verstärker A mit dem Generator G und dem äußeren Widerstand R_e verbunden. Ein- und Ausgangskreis des Verstärkers sind in Reihe geschaltet. Der am Eingang des Verstärkers liegende Widerstand ist i?j und derjenige zwischen den Ausgangsanschlüssen des Verstärkers R₀. Wenn ein Strom in den Eingangskreis fließt, wird eine elektromotorische Kraft im Ausgangskreis erzeugt. Fließt von dem Generator G ein Strom I in den Kreis, so ist die Potentialdifferenz an dem Verstärker

= (R₁ +R₀+ M) I,

(8)

und der Widerstand, den der Verstärker dem Durchtritt des Stromes entgegensetzt, ist

(9)

Je größer M wird, z.B. mit Hilfe einer Spannungsteilerschaltung, um so mehr nimmt der Gesamtwider stand zu, ohne jedoch induktiv zu werden.

Durch geeignete Maßnahme kann M negativ gemacht werden, z. B. durch Umpolen der Zuführungen des Ein- oder Ausgangskreises des Verstärkers. Auf diese Weise unterstützt der vom Verstärker gelieferte Strom den vom Generator kommenden Strom, d.h. der Widerstand wird vermindert. Wenn -~M=Ri + i?₀ ist,' werden die Spannung £ an dem Verstärker und der Widerstand .R = NuIl. Der Verstärker liefert jetzt genug Energie, um seine eigenen inneren Verluste zu decken, jedoch keine Energie in den äußeren Widerstand R_e. Erst wenn -—M noch größer wird,

gibt der Verstärker auch Energie an den äußeren Widerstand R_e ab.
Wenn

^e '

wird, liefert der Verstärker die gesamte Energie, die für den Kreis erforderlich ist, und die Schwingungen bleiben bestehen, wenn der Generator G abgeschaltet und der Widerstand R_e in dem Kreis belassen wird.

Wenn der Kreis geöffnet und der Verstärker so bemessen ist, daß

■' M — R Λ- τ?. Λ- 7?„

IYl J.Y_e ^~ IVj ρ -£\-0

ist, so verursacht beim Wiederschließen des Kreises ein kleiner Anstoß einen Strom in dem Ausgangskreis des Verstärkers, der groß genug ist, die eingeleiteten Schwingungen aufrechtzuerhalten. Die Schwingungen nehmen so lange zu, bis M durch Überlastung so weit vermindert ist, daß

— M*=R_e +R₁ +R₀

ist, wonach dann die Schwingungen mit konstanter Amplitude weiter bestehen bleiben.

Aus dem Vorhergehenden folgt, daß das in

Abb. 4 a dargestellte System nicht schwingt, wenn R negativ und kleiner als der äußere Widerstand ist.

In Abb. 4 ist ein negativer Widerstand der Reihentype, wie er in Abb. 4a erläutert wurde, dargestellt. Ebenso wie in Abb. 3 wird auch hier der Widerstand durch eine rückgekoppelte Verstärkerröhre gebildet. Der - 35 Gitterkreis der Röhre ist über das Potentiometer p mit dem Abgriff 0 an die obere Wicklung des Übertrages Tg angeschlossen, während der Anodenkreis an der oberen Wicklung des Transformators Tp liegt. Die Sekundärwicklungen derbeidenTransformatoren liegen in Reihe und entsprechend dem Widerstand R in Abb. 4 a,

Wenn die Reihejitype des negativen Widerstandes an Stelle des Widerstandes r₃ in Abb. 2 und die Paralleltype an Stelle des Widerstandes r ₄ eingeschaltet wird, zeigt die in dieser Abbildung dargestellte Anordnung keine Neigung zum Selbstschwingen. Die Leistung dieses Übertragers kann durch Verändern des Faktors N eingestellt werden. Dies kann dadurch geschehen, daß entweder der Wert der negativen Widerstände oder aber das Übersetzungsverhältnis der Transformatoren α und b, z. B. mit Hilfe von Anzapfungen, geändert werden. Die letztere Art der Änderung ist vorzuziehen, und ihre Anwendung ist im einzelnen in Abb. 6 dargestellt.
Die Anwendung des Erfindungsgedankens auf Stamm- und Phantomleitungen ist in den Abb. 5 und 6 schematisch dargestellt. In diesen Abbildungen sind L₁ und U₁ die Stammleitungen des einen Kreises und L₂ und U₂ die Stammleitungen des anderen Kreises eines Vierers. Die Ausgleichsübertrager sind durch α und a' bezeichnet, zwischen deren Symmetriepunkten die Transformatoren b und V angeschlossen sind. Die negativen Widerstände c und c' der Reihentype sind mit den Windungen« und a', und die negativen Widerstände d und d' der Paralleltype sind mit den Windungen der Transformatoren b und V verbunden. Die Mittelpunkte der an die Symmetriepunkte angeschlossenen Wicklungen der Transformatoren b und b' sind mit den Wicklungen des Transformators B verbunden. Die Sekundärwicklung des Transformators B ist an den negativen Widerstand!) der Paralleltype angeschlossen, der zwischen den Phantomkreis geführt ist. In die Leitungen L₁ und L₂ sind außerdem Wicklungen e_x und e₂ eingeschaltet. Diese Wicklungen sind induktiv mit den Spulen / und /', welche mit dem negativen Widerstand C verbunden sind, gekoppelt. Der Widerstand C ist ein negativer Widerstand der Reihentype. Wenn elektrische Signale von L₁ nach L[ oder von L[ nach L₁ übertragen werden, so arbeiten die negativen Widerstände c, C und d in der Weise zusammen, daß verstärkte Signale in die Empfangsleitung übermittelt werden, ohne daß sie zum Sender zurückfließen. Die anderen negativen Widerstände werden in diesem Falle nicht erregt.

In Abb. 6 ist die in Abb. 5 schematisch dargestellte Übertragungseinrichtung im einzelnen wiedergegeben. Die einzelnen Übertragungswege sind mit den gleichen Buchstaben bezeichnet wie in Abb. 5. Die an die Ausgleichsübertrager anzuschließenden negativen Widerstände tragen die Bezeichnungen A₁, A[, A₂, A'_2> A₃, A3. Die zwischen den Symmetriepunkten der Ausgleichsübertrager angekoppelten negativen Widerstände der Paralleltype sind mit A₁, A₂, A₃ bezeichnet. Die Ankopplung erfolgt über die Transformatoren b, b' und B. Die negativen Widerstände der Reihentype A[, A₂, A'₃ sind über die Transformatoren a, a! und / angekoppelt.

Bei den verwendeten negativen Widerständen ist es erforderlich, daß sich deren Impedanz in derselben Weise mit der Frequenz ändert wie bei den üblichen in der Schaltung verwendeten Widerständen. Würde dies nicht der Fall sein, so würde sich der Verstärkungsgrad der Einrichtung mit der Frequenz ändern, und es würde für einige Frequenzen kein genügender Ausgleich vorhanden sein, so daß verstärkte Signale zum Sender zurückfließen könnten.

Die Abb. 9 zeigt eine Übertragungsein-

richtung, bei der die negativen Widerstände irf anderer Weise mit der Leitung verbunden sind wie in den bisher beschriebenen Abbildungen. Zum Verständnis der Wirkungsweise dieser Anordnung sei zunächst auf die Abb. 7 eingegangen. Diese Abbildung zeigt einen normalen Einrohrzwischenverstärker. H ist ein Ausgleichsübertrager, dessen beide Windungen i, i' und 2, 2' in Reihe zwischen den Leitungsabschnitten L_w und L_E liegen. Die Eingänge des Verstärkers A sind an die Symmetriepunkte des Ausgleichsübertragers zwischen den Windungen 1 und 2 und 1' unds' angeschlossen. Der Ausgangskreis des Verstärkers ist in bekannter Weise mit der Wicklung 3 des Ausgleichsübertragers verbunden. Durch den Schalter v? können die Anschlüsse des Ausgangskreises an der Wicklung 3 vertauscht werden. Der Schalter 5" könnte ebenso in den Eingangskreis des Verstärkers eingeschaltet werden.

Es sei angenommen, daß ein elektrisches Signal über die Leitung L_w ankommt. Wenn die Eingangs- und Ausgangsimpedanzen des Verstärkers so gewählt sind, daß die in den Verstärker hineinfließende Energie und die von ihm gelieferte Energie möglichst groß sind, so fließt die eine Hälfte der über Lw ankommenden Energie in den Eingangskreis des Verstärkers, während die andere Hälfte im Ausgangskreis des Verstärkers verzehrt wird. Keine oder nur sehr wenig der ankommenden Energie erreicht den über Lg angeschlossenen Empfänger. Durch die Wirkung des Verstärkers wird Strom aus dem "Ausgangskreis desselben in beiden Richtungen über die Linien. L-ψ und L_F gesandt. Der ankommende Strom fließe in einem gegebenen Augenblick in die Spule 1 hinein und aus der Spule 1' heraus, wie durch die ausgezogenen Pfeile dargestellt ist. Durch den Verstärker werden dann Ströme erzeugt, die in der Richtung der gestrichelten Pfeile fließen.

Unter der Annahme, daß durch den Verstärker keine Phasenverschiebung hervorgerufen wird, gibt es also für den Schalter S . eine Stellung, in welcher die in den Yexstärker hinein- und die aus ihm herausfließenden Ströme in der Leitung Lw in derselben Richtung verlaufen. Diese Anordnung sei als die direkte Verbindung bezeichnet. Wird nun der Schalter S umgelegt, so kehrt sich auch die Richtung des im Ausgangskreis fließenden Stromes um, und in dem Leitungsabschnitt L_w fließen die Ströme einander entgegen. Diese Anordnung werde als entgegengesetzte Verbindung bezeichnet.

Der Schalter befinde sich nun in einer Lage, die der direkten Verbindung entspricht, und ein elektrisches Signal komme über die Leitung L_E an, so daß der Strom in die Win dung 2 hinein- und aus der Windung 2' herausfließt. Dieser Strom fließt dann in derselben Richtung durch den Eingangskreis des Verstärkers wie derjenige Strom, der, wie durch die ausgezogenen Pfeile angedeutet, über die Leitung L\_V ankommt. Infolgedessen fließt auch der verstärkte Strom im Ausgangskreis in derselben Richtung wie bei der Erregung des Verstärkers von L_w aus. Es ergibt sich also, daß sich der Verstärker in bezug auf die eine Leitungsseite in direkter Richtung befindet, während er sich in bezug auf die andere Leitungsseite in entgegengesetzter Verbindung befindet. ■

Abb. 8 zeigt im einzelnen eine Anordnung, bei der ein Einrohrzwischenverstärker in bezug auf den Leitungsabschnitt Lg in direkter Verbindung und bezüglich des Abschnittes L_n, in entgegengesetzter Verbindung geschaltet ist. g₀

In der schon erwähnten Abb. 9 ist H₁ der zwischen die miteinander zu verbindenden Leitungsabschnitte L^ und Lg eingeschaltete Ausgleichsübertrager. An die Sekundärwicklung 3 des Ausgleichsübertragers H₁ ist ein Einrohrzwischenverstärkerkreis X₁ der sich in direkter Verbindung in bezug auf den Ausgleichsübertrager H₁ befindet, angeschlossen. Durch den Transformator T₃ und die Nachbildung N₁ werden der Ausgleichsübertrager Lf_{1 go} und die beiden Leitungsabschnitte nachgebildet. Wenn diese Nachbildung allen Anforderungen entspricht, kann der Verstärkerkreis X nicht schwingen. Zwischen den Anschlußpunkten 15 und 16 der zum Ausgleichsübertrager gehörenden Windung 3 und den Endpunkten 13 und 14 des Transformators T₃ ist der Ausgleichsübertrager H₂, der die Wicklungen 4, 4', 5, 5' und 6 enthält, angeschlossen. Der Eingangskreis des Verstärkers A₁ ist mit den Symmetriepunkten der Wicklungen 4, 4' und 5, 5' des Ausgleichsübertragers H₂ über die Wicklung 12 des Transformators T₅ durch ,die Leitungen 10 und 11 verbunden, während der Ausgangskreis des Verstärkers A₁ mit der Wicklung 6 des Ausgleichsübertragers H₂ in Verbindung steht.

Ein zweiter Einrohrzwischenverstärkerkreis Y ist über die Kondensatoren C₂ und C₃ no mit den Symmetriepunkten des Ausgleichsübertragers Lf₃ verbunden. Der Kondensator C₁, der Widerstand R₁ und die Nachbildung JV₂ sind auf der anderen Seite des Verstärkerkreises Y angeschlossen, um die Kondensatoren C₂ und C₃, die Widerstände der Wicklungen 1,1' und 2, 2' des Ausgleichsübertragers H₁ und der Leitungsabschnitte L_w und L_E nachzubilden. Der Verstärkerkreis Y ist so geschaltet, daß er sich bezüglich des Ausgleichsübertragers Lf₁ in entgegengesetzter Verbindung befindet. Im übrigen ist der

Verstärker Y in gleicher Weise wie der Verstärker X geschaltet.

Es sei nun angenommen, daß ein elektrisches Signal über die Leitung Lw ankommt. In einem gegebenen Augenblick fließt der Strom von der Station W in die Windung ι des Ausgleichsübertragers hinein und aus der Windung r' zur Station W zurück, wie durch die dünn ausgezogenen Pfeile angegeben ist.

ίο Durch diesen Strom werden die Verstärkerkreise X und Y erregt, so daß in deren Ausgangskreis und in den Leitungen verstärkte Ströme fließen. Infolge seiner direkten Verbindung verursacht der Verstärkerkreis X einen verstärkten Strom, der zwischen den Anschlußpunkten 15 und 16 in derselben Richtung fließt wie der in den Verstärker hineingeschickte Strom. Dieser Strom wird durch den Ausgleichsübertrager H_% in die

ao Leitung übertragen, in der er in einer durch die stark ausgezogenen Pfeile angegebenen Richtung fließt.

Wegen der entgegengesetzten Verbindung des Verstärkerkreises Y fließt der verstärkte Strom dieses Kreises zwischen den Anschlußpunkten 13' und 14' in entgegenge&etzter Richtung wie der in diesen Verstärker hineingeschickte Strom. Der Ausgangsstrom des Verstärkerkreises Y fließt in den Leitungien Lw und Lß entsprechend den gewellten Pfeilen. Aus der Zeichnung geht hervor, daß die aus den Verstärkern herausfließenden Ströme in dem Leitungsabschnitt L_E in derselben Richtung fließen und sich infolgedessen verstärken, während sie in dem Leitungsabschnitt Σψ in entgegengesetzter Richtung fließen und einander aufheben. Ein nach dem Erfindungsgedanken arbeitendes System überträgt also die verstärkten Ströme nur zu dem Empfänger und verhindert mit Sicherheit ein Rückfließen der verstärkten Ströme zu der Sendeeinrichtung.

In den vorhergehenden Ausführungen war der Einfachheit halber angenommen, daß bei dem Verstärkungsprozeß keine Phasenverschiebungen zwischen den Strömen in dem Eingangs- und dem Ausgangskreis des Verstärkers auftreten. Treten jedoch Phasenverschiebungen auf, so bleibt die Wirkungsweise der Anordnung erhalten, wenn die Phasenverschiebungen in den beiden Verstärkerkreisen X und Y dieselben sind.

Es war bisher angenommen, daß der Verstärkerkreis X in direkter Verbindung und der Verstärkerkreis Y in entgegengesetzter Verbindung in bezug auf die Leitung angeschlossen waren. Es ist jedoch ohne weiteres anzunehmen, daß an der Wirkungsweise nichts geändert wird, wenn der Verstärkerkreis Y in direkter Verbindung und der Verstärkerkreis X in entgegengesetzter Verbindung in bezug auf die Leitung angeschlossen' werden.

Die Kondensatoren C₂ und C₃ haben die Aufgabe, zu verhindern, daß Gleichströme oder Wechselströme sehr geringer Frequenz in den Eingang des Verstärkerkreises Y gelangen.

Abb. 10 zeigt mehrere Verstärkerkreise, die gemäß der Erfindung ausgebildet sind und zu einem Phantomkreis zusammengestellt werden können. Die über die Phantomkreise und die Stammkreise übertragenen Signale werden dabei vorschriftsmäßig verstärkt, ohne daß eine gegenseitige unerwünschte Beeinflussung zwischen den verschiedenen Kreisen auftritt und daß besondere Phantomübertragerspulen verwendet werden müssen. Die Schaltung ist im einzelnen so ausgeführt, daß genau wie bei der Anordnung nach Abb. 9 eine metallische Verbindung zwischen den einzelnen Leitungen des Phantomkreises vorhanden ist, so daß auch über die Phantomkreise Gleichströme und Wechselströme geringer Frequenz ohne besondere Hilfsmittel übertragen werden können.

Die gemäß der Erfindung ausgebildeten Übertragungseinrichtungen haben nicht nur den Vorteil, der in dem normalen Einrohrzwischenverstärker vorhanden ist, nämlich daß sich ohne besondere Hilfsmittel Gleichstrom und Wechselstrom geringer Frequenz übertragen lassen, sondern haben außerdem durch die besondere Art der Verwendung der negativen Widerstände den Vorteil, daß ein Zurückfließen der verstärkten Energie mit Sicherheit vermieden wird. Ferner ist es nicht erforderlich, besondere Phantomübertragungsspulen zu verwenden, um die Stammkreise und Phantomkreise voneinander zu trennen.

Claims

Patentansprüche:

ι . Fernmeldeübertragungseinrichtung, bei der die Fernmeldeströme in beiden Übertragungsrichtungen verstärkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sekundärwicklung und an die Symmetriepunkte eines in der Übertragungseinrichtung liegenden Ausgleichsübertragers je ein negativer Widerstand angeschlossen ist, welche Widerstände so bemessen sind, daß der Wert des einen Widerstandes, multipliziert mit einem Faktor, und der Wert des anderen, dividiert durch den gleichen Faktor, gleich dem Scheinwiderstand der Leitung ist.

2. Übertragungssystem, in welchem Reflexionen an den Verstärkungspunkten unbeschadet auftreten können, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sekundärwicklung und an die Symmetriepunkte eines in

der Übertragungseinrichtung liegenden Ausgleichsübertragers je ein negativer Widerstand angeschlossen ist, welche Widerstände so bemessen sind, daß die Bedingung nach Anspruch ι nur angenähert erfüllt ist.

3. Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die negativen Widerstände aus rückgekoppelten Verstärkerröhren bestehen.

4. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei den negativen Widerständen der sogenannten Reihentype Eingangs- und Ausgangskreis der Verstärkerröhren in Reihe und bei der sogenannten Paralleltype Eingangs- und Ausgangskreis parallel liegen.

5. Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

go negativen Widerstände so mit den durch die Ausgleichsübertrager getrennten Leitungsabschnitten gekoppelt sind, daß die von den negativen Widerständen gelieferten Ströme in einem der Leitungsabschnitte einander entgegenfließen.

6. Einrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die negativen Widerstände so mit den durch die Ausgleichsübertrager getrennten Leitunigsabschnitten gekoppelt sind, daß sich die von den negativen Widerständen gelieferten Ströme in einem der Leitungsabschnitte aufheben.

7. Einrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die negativen Widerstände der Reihentype so gekoppelt sind, daß die Eingangs- und Ausgangskreise der Verstärkerröhren mit dem äußeren Widerstände in Reihe liegen.

8. Einrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die negativen Widerstände der Paralleltype so mit der Leitung gekoppelt sind, daß Eingangs- und Ausgangskreise der Verstärkerröhren zueinander und zwischen den äußeren Widerständen parallel liegen.

9. Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem äußeren Widerstand R_e in Reihe liegenden negativen Widerstände der Reihentype so abgestimmt sind, daß zwischen dem Eingangswiderstand Ri, dem Ausgangswiderstand R₀, dem äußeren Widerstand R_e und dem Widerstand M (Verhältnis zwischen der im Ausgangskreis erzeugten Spannung und dem Strom im Eingang) die Beziehung besteht: R_e > R₁ + R₉ — M.

ίο. Einrichtung nach Ansprüchen Γ und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem äußeren Widerstand R_e in Reihe liegenden negativen Widerstände der Paralleltype so abgestimmt sind, daß die Beziehung

^e^· —(R_t+R₀-M)

besteht.

11. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die negativen Widerstände denselben Frequenzgang haben wie die Leitungswiderstände.

12. Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die negativen Widerstände aus über Ausgleichsübertrager mit der Leitung gekoppelten Einrohrzwischenverstärkern bestehen.

13. Einrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die von den negativen Widerständen gelieferten Ströme in dem zum Empfänger führenden Leitungsabschnitt sich verstärken und in dem zum Sender führenden Leitungsabschnitt sich aufheben. '

14. Einrichtung nach Ansprüchen 1, 2, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einrohrzwischenverstärker so geschaltet sind, daß sich der eine in direkter Verbindung und der andere in entgegengesetzter Verbindung befindet.

15. Einrichtung nach Ansprüchen 1, 2, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der sich in direkter Verbindung befindliehe Einrohrzwischenverstärker in Reihe mit der Leitung und der in entgegengesetzter Verbindung befindliche Zwischenverstärker parallel zur Leitung liegt.

16. Einrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur Leitung liegenden Einrohrzwischenverstärker über Kondensatoren an die Symmetriepunkte des Ausgleichsübertragers angeschlossen sind.

17. Einrichtung nach Ansprüchen 1, 2, 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an die Einrohrzwischenverstärkerkreise Netzwerke zur Nachbildung der Widerstände des Ausgleichsübertragers und der Leitungen angeschlossen sind.

18. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen sinngemäß auf Phantomleitungen Anwendung finden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen