DE609601C - Elektrischer Signalempfaenger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Anruf- und Signalempfänger und ist in erster Linie dazu bestimmt, eine zuverlässige Signalübertragung über sehr lange Fernsprechleitungen, die mit Zwischenverstärkern ausgerüstet sind, zu ermöglichen. Zur Übertragung von Signalen, z. B. Ruf- und Schlußsignalen, über Fernleitungen dieser Art sind die sonst im Fernsprechwesen üblichen Induktorströme niedriger Frequenz nicht mehr zweckdienlich; vielmehr wählt man in diesem-Fall für den Signalstrom eine Frequenz, die im Bereich der Sprechstromfrequenz liegt, weil ein solcher Signalstrom ohne irgendwelche Hilfsschaltungen an den Zwischenverstärkern durch diese hindurchgelassen und verstärkt wird. Durch die Wahl einer solchen Frequenz für den Signalstrom werden jedoch besondere Anforderungen an den Signalempfänger gestellt, der für die Sprech-

ao ströme unempfindlich sein muß und andererseits bei einer Signalfrequenz im Bereich der Sprechströme sicher ansprechen soll.

Man hat versucht, einen Signalempfänger dadurch selektiv zu machen, daß ein Filter davorgeschaltet wird, welches nur ein schmales Frequenzband hindurchläßt. Die Selektivität kann noch weiter gesteigert werden dadurch, daß der Empfänger aus mehreren Signalrelais mit je einem vorgeschalteten, für ein besonders schmales Frequenzgebiet bemessenen Filter zusammengesetzt wird und daß Signalströme verwendet werden, die aus mehreren getrennten Frequenzen, z. B. 900, 1100, 1300 Perioden, zusammengesetzt sind, wobei verschiedene Signale durch verschiedene Frequenzkombinationen: bewirkt werden können. Da jedoch die Sprachschwingungen auch entsprechende Frequenzen enthalten,, so können derart ausgebildete Empfänger nicht während des Sprechens eingeschaltet bleiben, weil dieselben sonst auch ditrch Sprachschwingungen betätigt werden könnten.

Man hat auch versucht, eine doppelte Selektivität dadurch zu erreichen, daß als Signalstrom ein mit niedriger Frequenz, z. B. 25 Perioden, modulierter Trägerstrom von Sprechfrequenz, ζ. B. iooo Perioden, verwendet wird, der im Empfänger durch ein Filter hindurchgeht, welches ein Frequenzband erforderlicher Breite hindurchläßt, worauf die Schwingungen demoduliert werden und der so erhaltene 25periodige Strom eine auf diese Frequenz mechanisch abgestimmte Empfangsvorrichtung betätigt. Um die modulierten Trägerschwingungen mit genügender Stärke hindurchlassen zu können, muß das Filter eine verhältnismäßig sehr bedeutende Bandbreite besitzen, und dadurch verliert man im wesentlichen die angestrebte Selektivität dieses Filters. Außerdem; wird eine beträchtliche Trägheit der Signalvorrichtung durch die Resonanzabstimmung für die niedrige Modulierungsfrequenz eingeführt. Die Anordnung ist deshalb für den Empfang von schnellen Wählerstromstößen o. dgl. ungeeignet.

Durch die Erfindung wird ein elektrischer Signalempfänger geschaffen, der mit Sicherheit nur auf die über die Fernverbindungen unmittel-

bar oder auf Trägerwellen übertragenen Signalströme eines beschränkten Frequenzbandes aber nicht auf die über die gleichen Verbindungen übermittelten Frequenzen des die Signalfrequenzen mit umfassendenNutzfrequenzbandes anspricht und der zugleich auch zum Empfang von schnellen Signalstromstößen, z. B. Wählerstromstößen, geeignet ist. Der erfindungsgemäße Empfänger ist durch eine Steuervorrichtung gekennzeichnet, die beim Ansprechen auf Frequenzen innerhalb des die Signalfrequenz mit umfassenden Nutzfrequenzbandes die Signalvorrichtung für die Signalfrequenz unwirksam macht. Unter Nutz- Ί-5 frequenzband ist hierbei das ganze Frequenzband verstanden, auf dem die eigentliche Übermittlung über dieselben Fernverbindungen, z„ B. das Sprechfrequenzband, übertragen wird. Die Steuervorrichtung nach der Erfindung, die beim Ansprechen die Signalvorrichtung für die Signalfrequenz unwirksam macht, unterscheidet sich offenbar grundsätzlich von einem gewisse Frequenzen sperrenden und nur die Signalfrequenz hindurchlassenden Filter. Wenn nämlich gleichzeitig Schwingungen innerhalb und außerhalb des Signalfrequenzbereiches ankommen, so gehen die ersteren unbehindert durch das Filter hindurch und betätigen den Signalempfänger, der also nicht durch die anderen Frequenzen unwirksam gemacht wird. In Verbindung mit der Erfindung können jedoch natürlich auch Filter verwendet werden, um die Wirkung noch zu verbessern.

Die Wirkung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung gründet sich offenbar auf die Tatsache, daß solche in der Sprache vorkommenden Töne, die die größte Neigung haben, den Signalempfänger zu betätigen, niemals ganz rein und außerdem -in der gewöhnlichen Sprache von <jo sehr kurzer Dauer sind. Letztere Tatsache wird im Aufbau der Steuervorrichtung ' und des Signalempfängers in der Weise verwertet, daß die Steuervorrichtung schneller anspricht für Sprechströme als der Signalempfänger und, nachdem sie einmal zum Ansprechen gebracht worden ist, nur verhältnismäßig langsam in ihrem unwirksamen Zustand zurückkehrt.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung, die drei verschiedene Empfangsschaltungen beispielsweise darstellt, näher beschrieben werden. In Abb. ι ist der Stromkreis des Signalapparates I durch zwei Relais 2, 3 gesteuert, die in den Anodenkreis je einer von zwei Gleichrichterröhren 4 bzw. 5 eingeschaltet sind. Die Gitterkreise dieser Röhren enthalten je die Sekundärwicklung eines Transformators 6 bzw. 7 und je eine Gittervorspannungsbatterie 8 bzw. 9. Die Gitterkreise sind durch die Transformatoren mit dem Anodenkreis einer Verstärkerröhre ib gekoppelt, deren Gitter und Kathode an die Klemmen 11, 12 angeschlossen sind.

Durch eine Batterie 13 erhält das Gitter der Röhre 10 ein solches Potential, daß sie nur als Verstärker wirkt. Eine Batterie 14 liefert den Anodenstrom. Zwischen den Primärklemmen jedes Transformators 6, 7 ist je ein Resonanznebenschluß 15 bzw. 16 eingeschaltet, der auf die Frequenz des Signalstromes abgestimmt ist. Der Nebenschluß 15 arbeitet mit Stromresonanz und besteht aus einer Induktanz und einer Kapazität in Nebeneinanderschaltung, während der Nebenschluß 16 mit Spannungsresonanz arbeitet und aus einer "Induktanz und einer Kapazität in Reihenschaltung besteht. Der Anodenkreis der Röhre 10 bildet somit einen Siebkreis, der zwei Siebe 15,6 und 16,7 enthält, von denen 16,7 hauptsächlich nur Ströme von der Frequenz der Signalströme hindurchläßt, während das Sieb 15,6 für solche Ströme undurchlässig ist. Der Transformator 7 nebst zugehörigen Stromkreisen bildet eine Sperrvorrichtung, die den Signalstromkreis überwacht, derart, daß der Signalempfänger für die in der Sprache vorkommenden Schwingungen von der Frequenz der Signalströme unwirksam gemacht wird.

Der Signalempfänger als Ganzes ist mit seinen Klemmen n, 12 an die Fernsprechleitung angeschlossen. Ein Signalstrom, der über die Leitung gesandt wird, erzeugt in der Sekundärwicklung des Transformators 6 eine Wechselspannung, die das Relais 2 zum Ansprechen bringt, so daß der Stromkreis des Signalapparates ι am Kontakt 17 geschlossen wird, während das Relais 3 unbetätigt bleibt, weil der Nebenschluß 16 für Ströme von Signalfrequenz wie ein Kurzschluß der Primärwicklung des Transformators 7 wirkt. Ströme anderer Frequenz, z. B. Sprechströme, erzeugen dagegen in der Sekundärwicklung des Transformators 7 eine Wechselspannung, das Relais 3 wird zum too Ansprechen gebracht, unterbricht seinen Kontakt 18 und verhindert dadurch die Betätigung des Signalapparates durch etwa vorübergehend vorkommende Sprachschwingungen solcher Frequenz, die an sich imstande wären, den Signalapparat zu betätigen. Diese Wirkungsweise der Sperrvorrichtung beruht darauf, daß die Sprechströme niemals als reiner Sinusstrom auftreten, und die Sperrvorrichtung wird deshalb, praktisch genommen und vorausgesetzt, daß das Relais 3 empfindlich genug ist, für alle Sprachströme in Tätigkeit gesetzt, und zwar auch dann, wenn sie Ströme solcher Frequenz enthalten, die an sich Neigung haben, ein "dann falsches Signal hervorzurufen, Dasselbe Ergebnis könnte unabhängig von der Wirkung der beschriebenen Sperrvorrichtung durch solche Ausbildung des Relais 3 erreicht werden, daß dieses nur langsam seinen Anker losläßt und folglich in den kurzen Sprachintervallen, in welchen Ströme der Signalfrequenz oder angenähert von Signalfrequenz vorkommen, den Anker angezogen er-

hält. Beide Methoden können offenbar für den vorliegenden Zweck kombiniert werden.

Es bleibt noch übrig, den Fall zu betrachten, daß ein Wellenzug von Sprachschwingungen von Signalfrequenz in den Empfänger einzutreten beginnt, während die beiden Relais 2,3 noch unbetätigt sind. In diesem Moment wird der Nebenschluß 15 zuerst in bekannter Weise als Kurzschluß wirken, während der Nebenschluß 16 im selben Moment als ein großer Widerstand wirkt. Die Sperrvorrichtung wird folglich in Tätigkeit gesetzt und unterbricht den Kontakt 18 im Signalstromkreis, ehe das Relais 17 seinen Anker angezogen' hat, so daß auch in diesem besonderen Fall ein falsches Signal verhindert wird. Diese Wirkung beruht auf der Einwirkung der Wellenfront des eintretenden Wellenzuges und wird also sowohl für Signalströme als für Sprechströme eintreten. Im

ao Falle andauernder Signalströme wird der Vorgang wieder umgekehrt, sobald ein stationärer Schwingungszustand sich in den Nebenschlüssen 15 und 16 einstellt, wobei also der Nebenschluß 15 einen großen Widerstand bildet für die Ströme der Eigenfrequenz, während der Nebenschluß 16 einen Kurzschluß bildet. Es stellt sich also jetzt der zuerst beschriebene Zustand ein. Dasselbe Ergebnis kann man dadurch erzielen, daß man das Relais 2 als Verzögerungsrelais ausbildet, derart, daß es seinen Anker nur langsam anzieht. Eine wichtige Eigenschaft der Sperrvorrichtung ist es also, schnell anzusprechen und verhältnismäßig langsam in den unwirksamen Zustand zurückzukehren.

Die Verwendung langsam wirkender Relais 2,3 kann mit gewissen Nachteilen verknüpft sein. Alle solche Nachteile sind jedoch in der Schaltung nach Abb. 2 beseitigt. Hier wird der Stromkreis des Signalapparates 1 durch ein einziges Relais 19 gesteuert, das in den Anodenkreis einer Elektronenröhre 20 geschaltet ist. Der Gitterkreis dieser Röhre enthält einen Gitterableitungswiderstand 21, dem ein Kondensator 22 parallel geschaltet ist, und ferner zwei Batterien 23, 24, die ein negatives Gitterpotential von solchem Wert hervorbringen, daß der Anodenstrom normal, d. h. im unwirksamen Zustand der Empfangsvorrichtung, praktisch genommen, Null ist. Im Sekundärstromkreis jedes der beiden Transformatoren 6 und 7 ist eine Glimmlampe 25 bzw. 26 mit eingebautem Widerstand 27 bzw. 28 eingeschaltet. Anstatt Glimmlampen können auch andere ähnliche Entladungsstrecken benutzt werden. Die Sekundärwicklung des Transformators 6 ist an einem Ende über die Glimmlampe 25 und den Widerstand 27 mit dem Gitter der Röhre 20 und am anderen Ende mit dem positiven Pol der Glimmlampenbatterie 23 verbunden. Die Sekundärwicklung des Transformators 7 ist am einen Ende über die Glimmlampe 26 und den Widerstand 28 mit dem Gitter der Röhre 20 und am anderen Ende mit dem negativen Pol einer zweiten Glimmlampenbatterie 29 verbunden. Die Spannung der Glimmlampenbatterien ist an sich nicht genügend, um die Lampen zur Entladung zu bringen. Die Lampen wirken also normal als Unterbrechungen in den Sekundärkreisen der Transformatoren. Durch Überlagerung der von den Signal- und Sprechströmen in den Sekundärkreisen hervorgerufenen Spannungen können jedoch die Lampen zum Aufleuchten gebracht werden, so daß ein leitender Stromweg durch die Lampen hergestellt wird. Wenn also die Lampe 25 aufleuchtet, so wird der Stromkreis der Batterie 23 geschlossen, und die obere Belegung des Kondensators 22 und damit das Gitter der Röhre erhalten eine positive Ladung, während die Lampe 26 beim Aufleuchten dem Gitter eine negative Ladung zuführt. Das Gitter erhält also in beiden Fällen Spannungen verschiedenen Vorzeichens. Die Sperrvorrichtung wird also offenbar bestrebt sein, die Wirkung der durch den Transformator 6 eintretenden Ströme auf das Gitter der Röhre 20 zu neutralisieren.

Vom Vorhergehenden ist es klar, daß <?ie Signalströme das Gitterpotential der Röhre 20 in positiver Richtung erhöhen, wodurch ein Stromdurchgang durch die Röhre bewirkt wird, go Das Relais 19 wird dadurch zum Ansprechen gebracht und schließt den Stromkreis des Signalapparates i. Nachdem der Signalstrom aufgehört hat, entladet sich der Kondensator 22 durch den Ableitungswiderstand 21, und die Röhre wird in ihren normalen Zustand zurückversetzt.

Falls Ströme anderer Frequenz als der Signalfrequenz, z. B. Sprechströme, in den Signalempfänger eintreten, wird der Transformator 7 wirksam und bringt die Glimmlampe 26 zum Aufleuchten, wodurch das Gitter der Röhre von der Batterie 29 negativ geladen wird. In der Röhre 20 wird also nach wie vor kein Anodenstrom fließen. Wenn unter diesen Umständen Sprechströme solcher Frequenz, die an sich den Signalapparat betätigen könnte, in den Empfänger eintreten sollten, so würde die Glimmlampe 25 in Tätigkeit gesetzt werden und dem Gitter eine positive Ladung zuführen. Es hat sich aber gezeigt, daß während der Sprachübertragung die negative Ladung derart begünstigt wird im Verhältnis zur positiven, daß diese niemals die Oberhand erhält. Dieses Ergebnis wird hauptsächlich dadurch gesichert, daß der Kondensator 22 sich verhältnismäßig langsam über den Ableitungswiderstand 21 entlädt und daß sich infolgedessen seine negative Ladung so lange erhält, bis wieder andere Frequenzen als die Signalfrequenzen überwiegen. Der Kondensator 22 erhält vorzugsweise eine solche Kapazität, daß er durch eine kleine

Energiemenge aufgeladen wird, und die Größe des Ableitungswiderstandes 2i ist derart, zu wählen, daß die für das zuverlässige Arbeiten des Apparates erforderliche Verzögerung. der Kondensatorentladung eintritt. Die Wirkung der Wellenfront ist in dieser Schaltung dieselbe wie in der Schaltung nach Abb. i. Wenn also ein Wellenzug in den Empfänger eintritt, so wird die Sperrvorrichtung schneller ansprechen ίο als der Signalstromkreis. Die Verzögerung des Signalstromkreises kann erforderlichenfalls durch Einführung eines zusätzlichen Widerstandes in Reihe mit der Glimmlampe 25 vergrößert werden. Die Anordnung nach Abb. 2 '5 hat noch den weiteren Vorteil, daß Störungsströme, deren Energie im allgemeinen sehr klein ist, gar keine Einwirkung auf den Signalempfänger haben, weil solche schwachen Ströme unfähig sind, die Glimmlampen zum Aufleuchten zu bringen.

In der Ausführungsform nach Abb. 3 wirkt die im Sekundärkreis des Transformators 6 erzeugte Wechselspannung direkt auf das Gitter der Röhre 20, anstatt zum Laden des Kondensators 20 in positiver Richtung benutzt zu werden. .Wie aus dem Schaltungsschema hervorgeht, liegt die Sekundärwicklung des Transformators 6 zwischen dem Gitter und dem Kondensator 22, und es ist keine Glimmlampe in diesen Stromkreis eingeschaltet. Im übrigen ist die Schaltung in der Hauptsache dieselbe wie in Abb. 2. Die durch die Signalströme in der Sekundärwicklung des Transformators 6 erzeugten Wechselströme werden in der Röhre 20 gleichgerichtet und veranlassen die Betätigung des Relais 19. Die Sperrung des Empfängers durch die Sprachströme erfolgt in derselben Weise wie in Abb. 2. In diesem Falle wird es jedoch erforderlich, einen Kondensator 30 parallel zum Relais 19 zu schalten und eine Glimmlampe 31 zwischen das Gitter und den positiven Pol der Batterie 23 einzuschalten. Diese Lampe wirkt als ein Kurzschluß für das Gitter, falls die Sperrvorrichtung nicht genügen sollte, um große, unerwünschte Potentiale im Transformator 6 zu neutralisieren, die unter Umständen auftreten können. Diese Anordnung ergibt die Möglichkeit, ein Wechselstromrelais 19 zu benutzen, welches auf die Modulierungsfrequenz eines modulierten Signalstromes abgestimmt ist, der z. B. aus Schwingungen von 500 Perioden besteht, die mit einer Frequenz von 16 oder 25 Perioden je Sekunde moduliert sind. Die Verzögerungswirkung in Verbindung mit der Ladung des Kondensators beim Empfang von Signalströmen geht jedoch bei dieser Anordnung verloren.

Die beschriebene Sperrvorrichtung kann unter

Umständen derart angeordnet sein, daß sie an der Röhre 10 wirkt, also die ankommenden Ströme drosselt oder unterdrückt. Die Wirksamkeit dieser Anordnung ist jedoch wesentlich kleiner, und zwar aus dem Grunde, weil die sperrenden Ströme dann auch selbst gedrosselt werden.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf Fernsprechsysteme beschränkt, in denen Signale über eine leitende Verbindung gesandt werden, wie in dem beschriebenen Beispiel, sondern läßt sich ganz allgemein für Leitungs- oder drahtlose Systeme- verwerten. In beiden Fällen können die Signalströme sowohl mit als ohne Benutzung einer Trägerwelle übertragen werden. Die Erfindung kann natürlich auch für Telegraphensysteme verwertet werden.

Claims (8)

1. Patentansprüche :

   i. Elektrischer Signalempfänger, dessen Signalvorrichtung nur auf die über die Fernverbindungen unmittelbar oder auf Trägerwellen übertragenen Signalströme eines beschränkten Frequenzbandes, aber nicht auf die über die gleichen Verbindungen übermittelten Frequenzen des die Signalfrequenzen mitumfassenden Nutzfrequenzbandes anspricht, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung, die beim Ansprechen auf Frequenzen innerhalb des die Signalfrequenz mit umfassenden Nutzfrequenzbandes die Signalvorrichtung für die Signalfrequenz unwirksam macht.
2. 2. Signalempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtung in an sich bekannter Weise rasch in. Tätigkeit gesetzt wird, aber nur langsam ihren ursprünglichen Zustand wieder erreicht.
3. 3. Signalempfänger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal- und- Sperrstromkreise mit einem Siebkreis gekoppelt sind, welcher zwei Siebe enthält, von denen das eine für Ströme der Signalfrequenz durchlässig und das andere undurchlässig ist, aber für Ströme solcher Frequenzen, die außerhalb des Bereiches der Signalfrequenzen liegen, durchlässig ist.
4. 4. Signalempfänger nach Anspruch 1 bis 3, no dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme der Signal- und Sperrstromkreise entgegengesetzte Wirkungen ausüben auf das Gitter . einer Röhre, die den Stromkreis des Signalapparates steuert.
5. 5. Signalempfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterkreis einen Kondensator enthält, der durch Ströme im Sperrstromkreis derart geladen wird, daß die Röhre unwirksam gemacht wird.
6. 6. Signalempfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator

   durch Ströme im Signalstromkreis derart geladen wird, daß die Röhre in Tätigkeit gesetzt wird.
7. 7. Signalempfänger nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator mit parallel geschaltetem Ableitungswiderstand sowohl in den Signalstromkreis als auch in den Sperrstromkreis eingeschaltet ist und in jedem dieser Stromkreise in Reihe mit einer Glimmlampe und einer Glimmlampenbatterie geschaltet ist.
8. 8. Signalempfänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand in den. Signalstromkreis oder den Sperrstromkreis zwecks Verzögerung der Ladung des Kondensators eingeschaltet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen