DE590314C - Verfahren zur Sperrung von Entladungsroehren und Verstaerkern - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM
3. JANUAR 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 a 2 GRUPPE 3612

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*) Verfahren zur Sperrung von Entladungsröhren und Verstärkern

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. November 1928 ab

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, um

das Übertragungsmaß von Entladungsrohren, Verstärkern o. dgl. ζ. B. in Fernmeldeanlagen zu beeinflussen und hierfür geeignete Einrichtungen.

Soweit man bisher derartige Änderungen des Übertragungsimaßes durch elektrische Beeinflussung ausgeführt hat, sind zu diesem Zweck Gleichspannungen oder Gleichströme

to angewendet worden. In der Ragel hat man das Übertragungsmaß durch Verlagerung der Gittervorspannung gesteuert, jedoch ist auch vorgeschlagen worden, entsprechende Änderungen der Anodenspannung vorzunehmen öder den Entladungsvongang in der Röhre durch Magnetfelder zu steuern, die mit Hilfe von Gleichströmen erzeugt wurden.

Gemäß der Erfindung wird zur Beeinflussung des Übertragungsmaßes von Entladungsröhren, Verstärkern o. dgl. der Verstärker mit Hilfe eines Wechselstromes übersteuert, dessen Frequenz oberhalb des durch den Verstärker zu' übertragenden Nutzfrequenzbereiches liegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß je nach der Amplitude des übersteuernden Stromes der Verstärkungsgrad für die übrigen Frequenzen mehr oder weniger stark herabgesetzt wird. Es ist durch die Übersteuerung möglich, praktisch eine vollkommene Sperrung des Verstärkers herbeizuführen. Eine Röhre wird im Sinne der Erfindung als übersteuert angesehen, wenn sie über den praktisch linearen Teil ihrer Kennlinie hinaus ausgenutzt wird. Im negativen Gitterspannungsbereich wird der lineare Teil durch die untere Kennlinienkrümmung und im positiven Gitterspannungsbereich durch das Auftreten des Gitterstromes begrenzt. Die Verminderung des Übertragungsmaßes des Verstärkers hört auf, sobald man die Übersteuerung aufhebt.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise- des Erfindungsgedankens wird auf Fig. 1 verwiesen. Die Kennlinie K zeigt die Abhängigkeit des Anodenstromes i_a von der Gitterspannung e_s. Es ist Voraussetzung, daß die betreffende Verstärkerröhre mit der Gittervorspannung G_v betrieben wird, so daß der Arbeitspunkt auf der Achse A im Abstand G_v vom Nullpunkt 0 liegt. Wird nun dem Gitterkreis 'der Verstärkerröhre die übersteuernde Wechselspannung mit großer Amplitude entsprechend dem Verlauf der Kurve C zugeführt, so entsteht eine entsprechende Schwankung des Anodenstromes, die sich mit zunehmender Amplitude des übersteuernden Wechselstromes dem durch die Kurve D gekennzeichneten rechteckigen Verlauf nähert. Die schraffierten Teile der Steuerspannung werden im positiven Gebiet durch das Auftreten des Gitterstromes und im negativen Gebiet durch das Verschwinden des Anodenstromes

*) Von dem Patenfsucher ist als der Erfinder angegeben worden: ....-.-.-'. '.■ KarlKüpf.müHerAnDansig-Langfuhr.

praktisch unterdrückt. Es ist aus dem Verlauf der Kurve C ohne weiteres zu ersehen, daß sich bei sehr großer Amplitude ein fast rechteckiger Verlauf des Anodenstromes ergibt. Wird nun im Gitterkreis eine Schwingung mit niedrigerer Frequenz überlagert, die beispielsweise einen Verlauf entsprechend der Kurve E aufweist, so verschiebt sich die Arbeitsachse A innerhalb des Bereiches BB. ίο Durch diese Verschiebung wird der mittlere Anodenstrom um so weniger beeinflußt, je größer die Amplitude der übersteuernden Schwingung C ist. Dies bedeutet praktisch, daß sich bei dem Vorhandensein des übersteuernden Wechselstromes die Gitterspannung £ im Anodenkreis nicht auswirken kann. Die Verminderung des Übertragungsmaßes des Verstärkers für die niederfrequenten Schwingungen wird durch die Amplitude des ao übersteuernden Wechselstromes bestimmt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist in gleicher Weise für solche Verstärkerröhren anwendbar, die eine ausgesprochene Sättigung aufweisen. Bei diesen Röhren lassen sich durch geeignete Wahl der Gittervorspannung und der Amplitude des übersteuernden Wechselstromes die Verhältnisse so gestalten, daß die Sättigungserscheinung mit zur Unterdrückung der Spitzen der positiven HaIbwellen beiträgt.

Da es sich bei der Übersteuerung des Verstärkers um einen nicht linearen Vorgang handelt, ergeben sich Kombinationsschwingungen mit allen Summen und Differenzen der ganzzahligen Vielfachen der Teilfrequenzen (unter Teilfrequenzen sind die Frequenz des übersteuernden Wechselstromes und die zu sperrende Nutzfrequenz zu verstehen). Eine Störung des Übertragungsvorganges durch die entstehenden Kombinationsschwingungen kann durch Filter oder dadurch vermieden werden, daß die Frequenz des übersteuernden Wechselstromes wesentlich größer als die höchste der zu übertragenden Nutzfrequenzen gewählt wird.

Wie aus den Erläuterungen zu Fig. 1 zu erkennen ist, kann durch die Übersteuerung sowohl eine vollständige Sperrung des Verstärkers als auch nur eine Verminderung des Übertragungsmaßes herbeigeführt werden.

Für den Erfindungsgedanken sind verschiedene Ausführungsformen möglich. Es kann z. B. ein besonderer Generator verwendet werden, der die zur Übersteuerung dienende Spannung erzeugt und dem Gitterkreis des Verstärkers zuführt. Es ist dabei ebenfalls möglich für den Fall, daß der Verstärker gesperrt werden soll, die Übersteuerungsfrequenz durch Rückkopplung des Verstärkers innerhalb des Verstärkers selbst zu erzeugen. Für die zweite Ausführung ist es erforderlich, durch geeignete Rücldcopplungswege dafür zu sorgen, daß sich der Verstärker mit einer oberhalb des zu sperrenden Frequenzbandes liegenden Frequenz selbst erregt. Die dadurch herbeigeführte Übersteuerung sperrt den Verstärker für die übrigen Frequenzen. Die erste der obenerwähnten Ausführungsformen ist in Fig. 2 beschrieben. Der Verstärker V ist durch den Übertrager Ue₁ mit der Fernsprechleitung L und durch den Übertrager Ue₂ mit dem Verbraucher VB verbunden. Die zu verstärkende Niederfrequenz wird bei NF der Leitung zugeführt. Zur Beeinflussung des Übertragungsmaßes wird dem Eingang des Verstärkers von der Stromquelle UeF über einen Übertrager Ue ein Wechselstrom höherer Frequenz und großer Amplitude zugeführt. Der von der Stromquelle UeF gelieferte Wechselstrom bewirkt eine Übersteuerung des Verstärkers und damit die gewünschte Verminderung des Übertragungsmaßes für die von der Stromquelle NF kommenden Nutzfrequenzen.

Der Erfindungsgedanke ist auch anwendbar, wenn es sich darum handelt, das Übertragungsmaß eines Verstärkers von bestimmten Fernmeldeströmen abhängig zu machen, wie dies z.B. bei Rückkopplungssperren der Fall ist. Durch die Fernmeldeströme kann man eine Vorrichtung steuern, die je nach dem Zweck die Spannung des Übersteuerungsgenerators auf den Verstärker wirken läßt oder vom Verstärker abschaltet. Es ist auch möglich, die Fernmeldeströme dazu zu benutzen, um eine Übersteuerung des Verstärkers durch Rückkopplung herbeizuführen. Die , Einrichtung wäre so zu treffen, daß die Fernmeldeströme einen Rückkopplungskreis abwechselnd einschalten und unterbrechen.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die sich auf die Unterdrückung störender Rückkopplungen bei Gegensprechverbindungen bezieht. Die in Fig. 4 wiedergegebene Kurve dient zur Erläuterung der Vorgänge.

In Fig. 3 ist ein Zweidrahtzwischenverstärker dargestellt, der zwischen die Leitungsabschnitte L₁ und L₂ geschaltet ist. Die für die beiden Verkehrsrichtungen bestimmten Verstärker sind mit V₁ und V₂ bezeichnet. Die Ausgleichübertrager AU₁ und AU₂, die in bekannter Weise der Verbindung der beiden Verstärker mit den Leitungsabschnitten dienen, sind der Einfachheit halber nicht näher dargestellt. Die Nachbildungen zum Abgleich der Leitungswiderstände sind durch N₁ und N₂ veranschaulicht. Vom Eingang des Verstärkers V₁ ist über eine Siebkette S_s derEchosperrer E₁ abgezweigt, der, wie durch Pfeile angedeutet ist, den Verstärker V₂ und den Echosperrer E₂ für die Gegenrichtung

außer Betrieb setzt, wenn er durch über die Leitung L₁ ankommende Fernsprechströme in Tätigkeit gesetzt wird. In entsprechender Weise ist der Echosperrer E₂ über die Siebkette Si an den Eingang des Verstärkers V₂ angeschlossen und bewirkt die Sperrung des Verstärkers V₁ und des Echosperrers B₁. Die Echosperren sind so eingerichtet, daß sie beim Vorhandensein von Fernsprechströmen in to einer Übertragungsrichtung den Verstärker für die Gegenrichtung sperren. Um Fehlschaltungen zu verhindern, wird gleichzeitig die erwähnte Sperrung des der anderen Übertragungsrichtung zugeordneten Echosperrers bewirkt.

Werden während einer Spreclipause Fernsprechströme weder in der einen noch in der anderen Richtung übertragen, so findet eine Sperrung irgendeines Verstärkers durch die Echosperren nicht statt, und es besteht die Gefahr, daß infolge von Nachbildfehlern der Zwischenverstärker in Selbstschwingungen gerät und einen Pfeifton mit hörbarer, die Übertragung störender Frequenz erzeugt. Um dies zu verhindern, wird nun gemäß der Erfindung dafür gesorgt, daß während der Sprechpause die Verstärker mit einer oberhalb des Sprachbandes liegenden Frequenz übersteuert werden, so daß sie für die vorerwähnten Rückkopplungsfrequenzen (Pfeiffrequenzen) undurchlässig (gesperrt) werden. Bei. dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Übersteuerungsfrequenz nicht durch eine besondere Stromquelle den Verstärkern zugeführt, sondern durch Rückkopplung innerhalb des durch die beiden Verstärker V₁ und V₂ und durch die Ausgleichübertrager AU₁ und AU₂ gebildeten Kreises erzeugt. Zu diesem Zwecke werden die Nachbildungen so gewählt, daß für eine Frequenz oberhalb des Sprachbandes die Echodämpfung stark negativ ist, so daß eine Rückkopplung für diese Frequenz innerhalb des erwähnten Kreises stattfindet. Diese Rückkopplung hat dann die gewünschte Übersteuerung der beiden Verstärker und damit deren Sperrung für die zu vermeidenden Pfeiffrequenzen zur Folge. Die Übersteuerungsfrequenz kann entweder oberhalb des Hörbereiches gewählt werden oder durch Siebmittel S₁, S₂ von den Empfahgsapparaten ferngehalten werden.

In Fig. 4 ist zur Erläuterung der Verhältnisse die sogenannte Echodämpfung b des Zwischenverstärkers als Funktion der Frequenz f dargestellt. Positive Werte von b zeigen an, daß eine Dämpfung in dem Rückkopplungskreis, der die Verstärker V₁ und V₂ enthält, vorhanden ist, während negative Werte von b eine Verstärkung bedeuten. Aus dem Kurvenverlauf ist ersichtlich, daß innerhalb des übertragenen Nutzfrequenzbereiches J₁ und /₂ mehrere Stellen negativer Dämpfung vorhanden sind, hei denen ein Pfeifen des Zwischenverstärkers möglich ist. Die Kurve läßt weiter erkennen, daß bei der oberhalb des übertragenen Nutzfrequenzbandes liegenden Frequenz /₃ eine sehr stark negative Dämpfung vorhanden ist, die zur Rückkopplung des Kreises und damit zu der gewünschten Übersteuerung führt.

Im folgenden seien die Vorgänge in der Schaltung gemäß Fig. 3 im einzelnen erläutert. Werden weder in der einen noch in der anderen Verkehrsrichtung Fernmeldeströme übertragen, so sind die beiden Verstärker V₁ und V₂ durch die Echosperren nicht gesperrt. Es wird sich infolgedessen innerhalb des Rückkopplungskreises (V₁, AU₂, V₂, AU₁) eine Eigenschwingung mit der Frequenz /₃ ausbilden. Die Verstärker werden daher mit dieser Frequenz übersteuert und für Frequenzen innerhalb des Nutzfrequenzbereiches f\ und f₂ gesperrt, so daß sich irgendwelche Störfrequenzen, die innerhalb des Ntitzfrequenzbereiches liegen und infolgedessen durch Filter nicht zurückgehalten werden können, nicht ausbilden können.

Spricht nun ein Teilnehmer, z. B. über die Leitung L₁, so wird durch die Sprechströme der Echosperrer E₁ in Tätigkeit gesetzt. Dieser Echosperrer sperrt den Verstärker V₂ und zur Vermeidung falscher Schaltvorgänge den Echosperrer E₂. Durch die Sperrung des · Verstärkers V₂ wird der Rückkopplungskreis für die Ubersteuerungsfrequenz /₃ unterbrochen. Die Übersteuerung der Verstärker hört also auf, und der Verstärker V₁ wird für die Übertragung der Sprechströme durchlässig. Bei einer Übertragung in der entgegengesetzten Verkehrsrichtung werden entsprechende Vorgänge durch den Echosperrer E₂ eingeleitet. Die Siebmittel S₃, S_t dienen zur Fernhaltung der Übersteuerungsfrequenz /₃ von den Sperreinrichtungen.

Der Erfindungsgedanke ist selbstverständ-Hch nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern kann auch in anderen Schaltungen bei drahtlosen und Drahtsystemen, z. B. als Rückkopplungs- oder Echosperrer in Vierdrahtsystemen, Verwendung finden. ■

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Sperrung von Entladungsröhren und Verstärkern, die für die Übertragung von Signalfrequenzen (z. B. Sprachfrequenzen) bestimmt sind, und zur beliebigen Änderung des Ubertragungsmaßes von Entladungsröhren und Verstärkern in solchen Übertragungssystemen, in denen störende Wirkungen der Oberschwingungen nicht auftreten

   oder durch Siebmittel verhindert werden können, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung des Ubertragungsmaßes der Verstärker mit Hilfe von Wechselstrom von oberhalb des Nutzfrequenzbandes liegender Frequenz übersteuert wird.
2. 2. Verfahren zur Änderung des Übertragungsmaßes von Entladungsröhren, Verstärkern u. dgl. nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der die Übersteuerung bewirkende Strom bestimmter Frequenz mit Hilfe der Vorrichtung, deren Übertragungsmaß geändert werden soll, beispielsweise durch vorhandene oder absichtlich herbeigeführte Rückkopplung innerhalb dieser Vorrichtung, selbst erzeugt wird.
3. 3. Gegensprechverbindung mit Verstärkern und Ausgleichsschaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbildungsgüte für eine oberhalb des Übertragungsbereiches liegende Frequenz ein derartiges Minimum hat, daß eine Schwingung mit einer solchen Frequenz zustande kommt und dadurch der Übertragungsweg durch Übersteuerung mit dieser Frequenz im Ruhezustand der Gegensprechverbindung gesperrt wird und daß bei der Übertragung von Nachrichten durch einen Echosperrer die Gegenrichtung undurchlässig gemacht und dadurch die Schwingung mit der Übersteuerungsfrequenz aufgehoben wird.
4. 4. Gegensprechverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweidrahtleitungen an die Ausgleichsschaltungen über Siebketten angeschlossen sind, die für die Übersteuerungsfrequenz undurchlässig sind.
5. 5. Gegensprechverbindung nach An-Spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Echosperrer von den für eine Sprechrichtung dienenden Stromzweigen her über Siebketten gesteuert werden, die für die Übersteuerungsfrequenz undurchlässig sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen