DE613855C - Vorrichtung zur selbsttaetigen Konstanthaltung des Pegels in UEbertragungsanlagen - Google Patents

Description

Die bisher bekannten Verfahren zur automatischen Verstärkungsregelung arbeiten derart," daß die Verstärkung sprungweise in bestimmten Schritten oder durch Veränderung der Gittervorspannung einer Elektronenröhre geregelt wird. Das erste der genannten Verfahren hat den Nachteil, daß im Augenblick der Umschaltung eine gegenseitige Modulation zwischen den verschiedenen Verkehrskanälen stattfindet. Bei dem zweiten Verfahren ist eine gegenseitige Modulation bis zu einem gewissen Grade immer vorhanden. Die Erfindung bezweckt, einen Verstärkungsregler zu schaffen, welcher stetig und selbsttätig über jeden beliebigen Bereich verwendbar ist und die Nachteile der obenerwähnten Anordnungen vermeidet. Gemäß der Erfindung besteht der Eingangskreis des Verstärkers aus einer unausgeglichenen Brückenanordnung, so daß das Übertragungsmaß für die Zeichen von dem Grad der Unausgeglichenheit abhängt, der durch einen rückgekoppelten Steuerstrom geregelt wird. Wenn der Steuerstrom den Grad der Unausgeglichenheit der Brücke ändert, werden die Schwankungen des Pegels der Empfangsströme ausgeglichen. Der Steuerstrom kann entweder ein Überwachungsstrom oder ein hiervon abgeleiteter Steuerstrom sein. Die Brückenanordnung im Eingangskreis des Verstärkers enthält in dem einen Zweig eine Impedanz, die in einer bestimmten Weise durch die Heizwirkung des Steuerstromes verändert wird, während sich in dem anderen Zweig eine Impedanz befindet, die in einer von der erstgenannten Impedanz abweichenden Art verändert werden kann. Auf diese Weise wird der Grad der Unausgeglichenheit der Brücke und daher das Übertragungsmaß für die am Empfänger ankommenden Zeichen in Abhängigkeit von der Stärke des empfangenen Überwachungsstromes eingeregelt. Im allgemeinen können die Impedanzen reine Widerstände sein.

Es sind zwar schon Einrichtungen zur automatischen Konstanthaltung des Pegels bekanntgeworden, bei welchen im Eingangskreise einer Röhre eine nicht abgeglichene Brücke liegt. Der eine Brückenzweig wird aber von einer Elektronenröhre gebildet, deren Widerstand sich entsprechend den Schwankungen des an das Gitter dieser Röhre gelegten Potentials ändert. Durch die Anwendung dieser Elektronenröhre wird die Schaltung sehr kompliziert, da eine besondere Heiz-, Gitter- und Anodenspannungsquelle erforderlich ist. Der Fortschritt, der durch die Schaltung der Erfindung erzielt wird, liegt darin, daß diese Röhre vermieden und

an ihrer Stelle ein einfacher stromabhängiger Widerstand verwendet wird. • Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in einer Sicherheitseinrichtung, die die großen und plötzlichen Veränderungen in der Stärke der ankommenden Zeichen ausgleichen soll und als Schutz für den Apparat dient.

Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf eine zu bevorzugende Ausführungsform beschrieben werden, die vor allen Dingen in Verbindung mit Trägerfrequenzanlagen für Sprachfrequenzen mit Unterteilung in eine Mehrzahl von Verkehrskanälen Verwendung findet.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigt

die Abb. 1 schematisch eine Endausrüstung für ein Vielkanalsystem mit der einfachsten Form einer Einrichtung zur Verstärkungsregelung,

die Abb. 2 die Beziehung zwischen dem Eingangs- und Ausgangspegel des Verstärkungsreglers,

die Abb. 3 eine bevorzugte Ausführungsform des Reglers,

die Abb. 4 eine Abänderung unter Benutzung einer Schaltung mit einer Wheatstoneschen Brücke,

die Abb. 5 eine weitere Abänderung und die Abb. 6 eine Ausführungsform, in der die Notwendigkeit der Gleichrichtung des empfangenen Überwachungsstromes vermieden wird.

In der Abb. 1 kommen die Frequenzen' für die verschiedenen Telephon- bzw. Telegraphenkanäle zusammen mit dem aus einer einzigen Frequenz bestehenden Überwachungsstrom, welcher von dem fernen Sender mit konstanter Amplitude übermittelt wird, über die Leitung 1 an. Diese Ströme gelangen zu einem, Ausgleichsübertrager 2. Eine Ader der ankommenden Leitung wird durch einen fest eingestellten Widerstand 3, dessen Widerstand praktisch unabhängig von dem Betrag des durchfließenden Stromes ist, mit einem Ende der Primärwicklung des Übertragers 2 verbunden. Das andere Ende der Primärwicklung des Übertragers 2 wird durch einen Widerstand 4, dessen Wert sich mit dem Betrag des darüber fließenden Stromes ändert, ebenfalls mit dieser Ader verbunden. Der Widerstand 4 kann z. B. aus einer Metallfadenlampe bestehen, deren Widerstand sich mit der Temperatur erhöht. Wenn der Strom durch die beiden Hälften der Primärwicklungen in gegenläufiger Richtung hindurchfließt, hängt der Betrag des durch den Ausgleichsübertrager an den Empfänger übermittelten Stromes von den relativen Werten dieser beiden Widerstände ab. Für gewöhn-Hch werden die Verhältnisse so gewählt, daß der veränderliche Widerstand (die Lampe 4) viel geringer ist als der feste Widerstand 3, so daß der Strom, der durch die eine Spulenhälfte fließt, größer als der durch die andere fließende Strom ist. Hierdurch gelangt ein Teil der Eingangsspannung an den gemeinsamen Verstärker 5.

Die verschiedenen Frequenzen werden in einer Anzahl von zugeordneten Bandfiltern 6, 7,8 voneinander getrennt. DieÜberwachungsfrequenz wird durch das Filter 8 ausgeschieden, nötigenfalls durch den Verstärker 9 verstärkt, durch den Gleichrichter 10 gleichgerichtet und als Steuerstrom über einen Beruhigungsstromkreis 11, welcher als Niederfrequenzfilter wirkt, auf den Eingangskreis zurückgekoppelt. Ein Kondensator 12 ist in die eine Ader der Leitung zwischengeschaltet, um zu verhindern, daß der gleichgerichtete Überwacihungsstrom in die Leitung fließt. Es ist ratsam, die Verhältnisse so zu wählen, daß der gleichgerichtete Überwachungsstrom bedeutend größer ist als der über die Leitung empfangene Strom, so daß der Heizeffekt des Empfangsstromes im wesentlichen zu vernachlässigen ist.

Daraus geht hervor, daß, wenn zunächst der Steuerstrom empfangen wird, der Widerstand 4 niedrig ist, daher ist der Verlust über die Ausgleichsspule sehr gering, so daß der Übertragungsgrad hoch ist. Alle Ströme ein- ' schließlich des Überwachungsstromes werden dann in ihrer vollen Stärke empfangen. Unter dem Einfluß des gleichgerichteten Überwachungsstromes wird der Widerstand 4 geheizt, so daß sich sein Widerstandswert mehr und mehr dem Wert des festen Widerstandes 3 nähert und die Ströme, die durch die beiden Primärwicklungen des Ausgleichsübertragers fließen, mehr und mehr gleich werden. Die Ströme gleichen sich also nahezu gegeneinander aus, und der' Übertragungsgrad sinkt entsprechend, bis durch den sich vermindernden Überwachungsstrom und die Vergrößerung des Wertes des Widerstandes 4 ein Gleichgewichtszustand erreicht wird. Sollte die Dämpfung der Leitung anwachsen, so daß der Pegel der ankommenden Zeichen sinkt, so verringert sich entsprechend der Betrag des Steuerstromes, welcher auf die Widerstände rückgekoppelt ist.

Entsprechend verringert sich der Wert des Widerstandes 4, so daß der Stromanteil für die entsprechende Wicklung des Ausgleichsübertragers 2 wächst. Hierdurch wird der Übertragungsgrad vergrößert, so daß der Eingangspegel des Verstärkers 5 praktisch konstant ist.

Die allgemeine Charakteristik für den Regler ist in Abb. 2 gezeigt.' Der Pegel der über die Leitung ankommenden Zeichen ist horizontal gewählt, während der Ausgangspegel

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des Verstärkungsreglers vertikal dargestellt ist. Es ist ersichtlich, daß über einen weiten Bereich der Signalenergie die Ausgangsenergie praktisch konstant ist, wenn der Arbeitspunkt ungefähr bei 13 gewählt wird. Die in Abb. 1 gezeigte Sicherheitsvorrichtung ist dazu vorgesehen, starke und plötzlich auftretende Änderungen in der Leitungsdämpfung zu verhindern, wie sie z. B. durch starken Kurzschluß o. dgl. auftreten. Es soll dadurch verhindert werden, daß der Steuerstromkreis vorübergehend beeinflußt wird und eine augenblickliche Erhöhung des Wertes des Widerstandes 4 über denjenigen des Widerstandes 3 herbeigeführt wird, wodurch ein unstabiler Zustand hervorgerufen wird. Die Sicherheitsvorrichtung besteht aus einem stark aufwärts transformierenden Transformator 14, der zu dem Ausgang des Verstärkers 9 parallel geschaltet ist. Die Sekundärseite dieses Transformators ist mit einer Neonentladungsröhre verbunden. Wenn die Ausgangsenergie des Verstärkers sich plötzlich bedeutend erhöht, spricht die Lampe an, und die Impedanz des Verstärkers fällt auf einen geringen Betrag, so daß die Wirkung erzielt wird, als ob der Ausgangskreis mit einem starken Nebenschluß versehen ist. Weiterhin schützt die Sicherheitsvorrichtung den Gleichrichter 10 in dem Falle, daß einer \*on den Widerständen 3 oder 4 unterbrochen wird. Andererseits kann ein Strombegrenzer, wie z. B. eine Entladungsröhre mit Sättigung, in den Weg des Überwachungs- oder Steuerstromes eingeschaltet werden.

Eine weitere Form der Sicherheitseinrichtung besteht in einem Kondensator, der in die Gitterleitung einer der Verstärkerröhren eingeschaltet ist und der durch einen Widerstand überbrückt ist. Der Verstärker erhält nunmehr eine solche Vorspannung, daß kein Gitterstrom fließt; bei Einsatz des Gitterstromes steigt die Gitterspannung, und dementsprechend wird der Verstärkungsgrad des Verstärkers herabgesetzt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Abb. 3 dargestellt. Hier fließen die ankommenden Ströme durch einen Transformator 18 mit drei Wicklungen, bei dem die beiden Hälften der Sekundärspule gegenläufig geschaltet sind. Der Steuerstrom wird über das Niederfrequenzfilter 11 rückgekoppelt. Das Filter 11 wird vorteilhaft so ausgebildet, daß die Impedanz an dem Ende, das der Brücke am nächsten ist, in dem Frequenzbereich gering ist. Auf diese Weise ist die Ausgangsimpedanz praktisch gleichwertig einem großen Kondensator, der an der Stelle eingeschaltet ist. Im allgemeinen ist die Veränderung in der Wirkung der Übertragung bei einem Stromkreis, in dem Wärmezustände eine Rolle spielen, nicht für alle Frequenzen gleich, und es ist deshalb wünschenswert, einen selbsttätigen Verstärkungsregler vorzusehen, der solche Veränderungen zu beseitigen in der Lage ist. Dies kann in der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht werden, daß mit der Frequenz veränderliche Impedanzen parallel und/oder in Serie mit einem der Widerstände 3 und 4 oder mit beiden geschaltet werden. Es ist leicht ersichtlich, daß durch geeignete Auswahl der Impedanzen oder durch Verwendung von Serien- oder Parallelimpedanzen in den meisten Fällen jede gewünschte Veränderung des Übertragungsgrades mit der Frequenzänderung erreicht werden kann.

Abb. 4 zeigt eine andere Ausführungsform, in der die festen Widerstände^ und die mit der Temperatur veränderlichen Widerstände 4 nach Art einer Wheatstonschen Brücke geschaltet sind.

Die Abb. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform unter Verwendung einer anderen Art der Schaltung des Ausgleichsübertragers und hat den Vorteil, daß keine Energie, die von dem Steuerstrom herrührt, in den übrigen Widerständen verlorengeht.

Die Abb. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der es nicht erforderlich ist, den Überwachungsstrom gleichzurichten. Die Leitung 16 dient zur Rückkoppelung des verstärkten Überwachungsstromes auf das Heizelement 17, welches den veränderlichen Widerstand 4 entweder durch Strahlung oder durch Leitung heizt. Statt dessen kann der Überwachungsstrom ohne zusätzliche Verstärkung dazu Verwendung finden, ein Relais zu betätigen, das dem Heizelement 17 den Heizstrom zuführt.

Es ist einleuchtend, daß statt des selbständigen Überwachungsstromes irgendein Teil des übersandten Signalstromes, welcher ungefähr gleichbleibende Amplitude im Sender besitzt, verwandt werden kann, da jede Veränderung dieses Teiles des ankommenden Zeichens durch die Veränderung der Leitungseigenschaften beeinflußt wird. Dieses Verfahren ist z. B. in einer Telegraphenanlage verwendbar, die Strom von einer bestimmten Frequenz und Amplitude für das Zeichenintervall verwendet, während ein Strom einer anderen Frequenz und derselben Amplitude für das Abstandsintervall vorgesehen ist.

Eine weitere Ausführungsform, die für irgendeinen der beschriebenen Stromkreise verwendbar ist, sich jedoch besonders für den Stromkreis nach Abb. 6 eignet, besteht darin, daß der Ausgangsstrom des Gleichrichters 10 dazu benutzt wird, ein Relais zu betätigen, welches in dem Stromkreis des

Heizelementes 17 und einer Ortsbatterie liegt. Das Filter 11 ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die Schwingungen des Stromes von dem Relais fernzuhalten.

Es ist ersichtlich, daß ein beliebiger Ausgangspegel durch geeignete Wahl der Abmessungen der festen und veränderlichen Widerstände konstant gehalten werden kann. Diese Widerstände sind in der Regel Impedanzen. Wenn die Grenzen der Veränderung des Widerstandes 4 in geeigneter Weise ausgewählt werden, ist die zeitliche Verschiebung in der Anlage für geringe Änderungen im Eingangskreis sehr gering.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zur selbsttätigen Konstanthaltung des Pegels in Übertragungsanlagen, in denen der Eingangskreis eines Empfängers eine aus dem Gleichgewicht gebrachte Brückenschaltung enthält, von deren Gleichgewichtszustand das Übertragungsmaß abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Brückenzweig ein temperaturabhängiger Widerstand (4, Abb. 1) liegt, der durch einen am Sender mit konstanter Amplitude erzeugten Steuerstrom, . welcher von dem Ausgangskreis auf den Eingangskreis des Empfängers rückgekoppelt ist, gegenüber dem in dem anderen Brückenzweig liegenden Widerstand (3, Abb. 1) sich ändert.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schutzvorrichtung, insbesondere im Rückkoppelungskreis, welche starke und plötzliche Veränderungen in der Stärke der ankommenden Zeichen ausgleicht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom ein Relais betätigt, welches im Stromkreis einer Ortsstromquelle und dem Brückenkreis liegt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch x, dadurch gekennzeichnet, daß der ankommende Strom im Eingangskreis des Empfängers in zwei Nebenwege geteilt wird, die gegenläufig geschaltet sind und sich nicht im Gleichgewicht befinden und daß der Teil des Stromes zwischen diesen beiden Nebenwegen in Abhängigkeit von der Starke des Steuerstromes, welcher von dem Empfangsstrom abgeleitet wird und von dem Empfänger auf den Eingangskreis rückgekoppelt ist, verändert wird.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Widerstände in der Brückenanordnung aus einer Metallfadenlampe besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen