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Signalübertragungssystem mit durch die Signalströme gesteuerter Dämpfungsänderung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Signalübertragungssystem, bei dem Mittel für
Echo-und/oder Rückkopplungssperrung vorgesehen sind, um die Dämpfung in Abhängigkeit
von den übertragenen Signalströmen zu ändern. Es sind Systeme dieser Art bekannt,
bei denen ein Teil der übertragenen Signalenergie gleichgerichtet und zur Betätigung
von elektromagnetischen Relais oder zur direkten Steuerung eines veränderlichen
Dämpfungselementes, wie z. B. einer Vakuumröhre, in dem zu steuernden übertragungsweg
verwendet wird. Bestimmend für die Wirkungsweise solcher Systeme ist die Ansprechzeit,
die Empfindlichkeit und die Gleichmäßigkeit des Ansprechens der signalstrombetätigtenSteuervorrichtungen.
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Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, ein besonders gleichmäßiges
Ansprechen, eine Verkürzung der Ansprechzeit und eine höhere Empfindlichkeit der
genannten Systeme zu erzielen, ohne den Aufbau der Stromkreise schwieriger zu gestalten
oder die Kosten zu erhöhen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
zwei Anoden einer gittergestetierten Gasentladungsröhre mit Z> b
Glühkathode,
bei welcher durch die Gittersteuerung der Zündpunkt bestimmt wird, mit den beiden
Adern der zu sperrenden Leitung elektrisch derart gekoppelt sind, daß der von der
Gitterstenerung beeinflußte Widerstand zwischen den beiden Anoden als die Dämpfung
des Übertragungssystems bestimmendes Element wirkt. Durch die Kopplung der zwei
Anoden einer gittergesteuerten Gasentladungsröhre mit den beiden Adern der zu sperrenden
Leitung ergibt sich ferner der wesentliche Vorteil gegenüber bekannten Anordnungen,
bei denen die Kathode an eine Leitungsader gelegt und geerdet ist, daß die Erdsymmetrie
der beiden Leitungsadern nicht durch die geel erdete Kathode gestört wird.
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Die Anwendung von Gasentladungsröhren ohne besondere Steuerelektrode
als veränderliche Dämpfungselemente ist bekannt. Schaltet man jedoch derartige Röhren
beispielsweise in Form von Glimmlampen zu einer Übertragungsleitung parallel, so
muß beim Übergang vom Ruhezustand in den Betriebszustand die gesamte zum Zünden
der Röhre notwendige Energie von dem gleichgerichteten Signalstrom geliefert werden.
Bei den
gittergestenerten gasgefüllten Röhren gemäß der Erfindung
ist dagegen praktisch überhaupt keine Stetierleistung für die Zündung der Röhre
aufzuwenden, da die Gitterspannung relaisartig auf den als Dämpfungselement benutzten
Entladungsweg einwirkt. Die Steuerspannung kann außerdem erheblich niedriger sein
als bei den bekannten Glimmröhren, da infolge der Verstärkerwirkung der b aittergesteuerten
Röhre eine kleine Spannungsänderung am Gitter eine große Anodenspannungsänderung
zur Folge hat. Als weiterer Vorteil ist die Tatsache zu erwähnen, daß es bei gittergestenerten
Entladungsröhren möglich ist, durch eine geeignete Vorspannung den für den jeweiligen
Zweck geeignetsten Arbeitspunkt auszuwählen.
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tergesteuerte Es ist weiterhin Gasentladungsröhren vorgeschlagen worden'
als Steuer- gitelemente in Sperrschaltungen zu benutzen, be; denen die eigentliche
Sperrung durch Kurzschluß bzw. Auftrennung mit Hilfe von Relaiskontakten herbeigeführt
wird. In diesem Falle ist es nicht möglich, den in einem schnellen Ansprechen bestehenden
Vorteil der Gasentladungsröhren voll auszunutzen, da diese nicht unmittelbar als
das Üb#ertragungsmaß bestimmendes Dämpfungselernent wirker und die Ansprechgeschwindigkeit
im wesent lichen durch die Eigenschaften der inechani schen Relais bestimmt ist.
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Ferner sind Schaltungen für drahtlose Empfänger bekanntgeworden, bei
denen zwecks Krachbeseitigung gittergestetierte Gasentladungsröhren derart verwendet
werden, daß die Anoden und Kathoden dieser Röhren mit den Adern der zu sperrenden
Leitung derart gekoppelt sind, daß der von der Gittersteuerung beeinflußte Widerstand
zwischen den Anoden und Kathoden als die Dämpfung des Übertragungssystems bestimmendes
Element wirkt. Die Dämpfungsänderung wird hier durch stärkere Störschwingungen infolge
z. B. atmosphärischer Einflüsse gesteuert. Dabei werden aber gleichzeitig die übertragenen
Signalströme gesperrt, so daß derartige Anordnungen für die Zwecke der Erfindung
unbrauchbar sind.
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Bei der Erfindung bildet die Entladungsröhre im Ruhezustand einen
hohen Parallelwiderstand zum Übertragungsweg, der die Übertragungseigenschaf te
' n nur unmerklich beeinflußt, während bei der Zuführung von Signalspannungen
zum Gitterkreis der Entladungsröhre der Widerstand zwischen den beiden Anoden durch
die einsetzende Ionisation des in der Röhre enthaltenen Gases auf einen niedrigen
Wert herabgesetzt wird.
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Eine W£iterentwicklung besteht darin, daß die zur Steuerung bestimmten
Wechselspannungen gleichzeitig auch einem Gleichrichter zugeführt werden, dessen
Ausgangsstrom ein Relais zur zusätzlichen Kurzschließung des bereits gesperrten
übertragungsweges unter Aufhebung der durch die Gasentladungsanordnung bewirkten
Sperrung steuert. Dieser Gleichrichter hält in Verbindung mit dem Relais den Kurzschluß
bzw. die Dämpfungserhöhung des übertragungsweges aufrecht" bis die Eingangsspannung
unter einen kritischen Wert fällt und hierbei der Stromkreis schnell in seinen Ruhezustand
zurückkehrt.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung können jedoch ähnliche
Ergebnisse auch ohne die Benutzung eines zusätzlichen Gleichrichters erzielt werden,
indem durch ein im Anodenkreis der gasgefüllten Röhre liegendes Relais außer der
Schließung eines Ersatzkurzschlußweges für den zu steuernden übertragungsweg noch
eine bestimmte Umschaltung des Anodenkreises und gegebenenfalls auch des Gitterkreises
vorgenommen wird, die eine schnelle Wiederherstellung des Ruhezustandes für die
Entladungsanordnung sicherstellt. Die Umschaltung des Anodenkreises kann beispielsweise
in der Zuschaltung eines schwingungsfähigen Gebildes bestehen, wodurch die Röhrenanordnung
für die Dauer des Vorhandenseins von Steuerwechselspannungen zum Schwingen gebracht
wird, während zur Umschaltung des Gitterkreises beispielsweise ein im Gitterkreis
liegender Kondensator kurzgeschlossen werden kann, um nach dem Aufhören der Zuführung
von Stetierwechselspa,nnungen eine schnelle Entladung des Gitters zu ermöglichen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen. BeideAusführungsbeispiele
beziehen sich auf die Anordnung von Echosperren in Verbindung mit Vierdrahtübertragungssystemen,
jedoch ist in beiden Fällen nur ein bestimmter Abschnitt des Vierdrahtübertragungssystems
und nur eine einzige Echosperre zur Darstellung gebracht.
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In Fig. i besteht der dargestellte Abschnitt des Vierdrahtsysterns
aus dem für die Übertragung von links nach rechts bestimmten übertragungsweg EA
mit dem Verstärker i und dem für die entgegengesetzte Übertragungsrichtung vorgesehenen
übertragungsweg WA mit dem Verstärker 2. Die Übertragungswege können
nach beiden Seiten über weitere Verstärker geführt und an den Enden in bekannter
Weise durch Gabelschaltungen verbunden sein.
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Von dem Übertragungsweg WA ist an geeigneter Stelle, beispielsweise
im Ausgang des Verstärkers :2, der Eingangsstromkreis 3 einer Echosperre
abgezweigt, die im wesentlichen aus einer als Verstärker geschalteten Dreielektrodenvakuumröhre
4,
der gittergesteuerten Gasentladungsröhre 5 und der als Anodengleichrichter
geschalteten Dreielektrodenröhre 6 besteht, deren Gitterkreis parallel zu
dem Gitterkreis der Röhre 5 über den Ausgangsübertrager 7 vom Anodenkreis
der Röhre 4 gesteuert wird.
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Die Röhre 5 enthält einen geringen Gasrest, z. B. von Argon,
eine Glühkathode, eine Gitter- oder Steuerelektrode und zwei Anoden. Die Gasfüllung
gibt der Röhre eine besondere Gitteranodenstronikennlinie. Solange das Gitterpotential,
bezogen auf das Potential des Heizfadens, unter einer bestimmten kritischen Grenze
bleibt, welche gewöhnlich bei etwa + 5 Volt liegt, fließt kein Anodenstrom,
und die Impedanz zwischen den beiden Anoden ist sehr hoch. Sobald jedoch die Eingangsspannung
den kritischen Wert überschreitet, setzt ein Entladungsvorgang in der Röhre ein,
ein Anodenstrom beginnt zu fließen, und die Impedanz zwischen den beiden Anoden
der Röhre nimmt einen sehr niedrigen Wert an.
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Die beiden Anoden der Gasentladungsröhre 5 sind mit den beiden
Leitungsadern des Übertragutrgsweges EA verbunden. Die Heizfäden der Röhren 4,
5 und 6 werden in Reihe aus der Stromquelle 8'gespeist. Durch die
Batterie 9 bekommt das Gitter der gasgefüllten Röhre 5 über die Widerstände
io und i i eine negative Vorspannung ausreichender Größe, so daß sfch die Röhre
norinalerweise im Zustand eringer Leitfähigkeit 9 b
befindet und demzufolge
die hohe Impedanz zwischen den beiden Anoden der Röhre infolge ihrer Größe einen
nur geringen Einfluß auf die Signalübertragung in dem Übertragungsweg hat. Auch
die Gleichrichterröhre 6 -wird im Ruhezustand durch eine negative Gittervorspannung'
die von der Batterie 12, aus über die Sekundärwicklung des Übertragers
7 dem Gitter zugeführt wird, im unwirksamen Zustand gehalten. Die Batterie
13 liefert den Anodenstrom für die Verstärkerröhre4 über die Primärwicklung des
Übertragers 7, für die Gleichrichterröhre 6
über die rechte Wicklung
des, Relais 14 und für die gasgefüllte Röhre 5 über die linke Wicklung des
Relais 14, den Ruhekontakt 18, den Widerstand 15', den Leiter 15 und die durch die
Mittelanzapfung entstandenen Hälften der mit den Anoden der Röhre 5 verbundenen
Wicklung des Übertragers 16. Der Widerstand 15' ist vorgesehen, um den Anodenstrom
der gasgefülltenRöhre5 auf einen Z, creeigneten Wert zu begrenzen. Der Schließkontakt
17 soll bei Betätigung des Relais 14 einen Kurzschlußstromkreis für den ÜbertragungswegEAschließen,währendderTrennkontakt
iS bei der Betätigung des Relais den Anodenstromkreis der gasgefüllten Röhre5 unterbricht.
Die beiden Kontakte sind so eingeregelt, daß die Schließung des Kontaktes 17
vor
der Öffnung des Kontaktes 18 erfolgt.
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Bei einer Signalübertragung über denÜbertragungsweg WA gelangt ein
Teil der durch den Verstärker 2 verstärkten Signalströme in den Eingangsstromkreis
3 der Echosperre und wird dann durch den Verstärker 4 verstärkt. Die verstärkten
Signalströme im Anodenkreis der Verstärkerröhre 4 werden über den Zwischenübertrager
7 den parallel liegenden Eingangskreisen der gasgefüllten Röhre
5 und der Gleichrichterröhre 6 zugeführt. Durch die am Gitter auftretende
Spannung wird das Gas in der Röhre 5 ionisiert, so daß der Anodenkreis leitend
wird und fast plötzlich ein Anodenstrom zu fließen beginnt. Die Impedanz zwischen
den beiden Anoden 5
wird so unmittelbar auf einen niedrigen Wert gebracht,
der erforderlichenfalls einen wirksamen Kurzschluß für den zu steuernden Übertragungsweg
EA erzeugt.
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Die verstärkte Signalspannung wird gleichzeitig auch dem Eingangskreis
der Gleichrichterröhre 6 aufgedrückt und verursacht hier das Fließen eines
Anodenstromes, der seinen Weg über die rechte Wicklung des Relais 14 nimmt und die
Wirkung des die linke Wicklung durchfließenden Anodenstromes der gasgefüllten Röhre
so weit unterstützt, daß das Relais zum Ansprechen kommt. Durch das Schließen des
Kontaktes 17 wird beim Ansprechen des Relais 14 ein zusätzlicher Kurzschlußweg für
den Übertragungsweg EA ge-
schlossen, während der Kontakt 18 kurz darauf geöffnet
wird und den Anodenstrom der gasgefüllten Röhre 5 unterbricht. Die Röhre
5
kehrt also in ihren normalen Zustand zurück, d. h. in den Zustand,
in welchem die Impedanz zwischen den beiden Anoden hoch ist.
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Durch diese Anordnung wird in einfacher Weise die Schwierigkeit überwunden,
die bei gittergesteuerten Gasentladungsröhren darin besteht, daß eine solche Röhre
nach einer einleitenden Zündung nicht ohne weiteres wieder in den Normalzustand
zurückkehrt; denn die gasgefüllte Röhre wird in dem erläuterten Beispiel nur zur
einleitenden Sperrung des übertragungsweges verwendet, während sie in ihren Ruhezustand
zurückgeführt wird, sobald die durch sie bewirkte Sperrung durch den unter dem Einfluß
der Gleichrichterröhre 6 stehenden metallischen Kurzschluß ersetzt ist. Die
Sperrung des Übertragungsweges wird dann durch diesen metallischen Kurzschluß aufrechterhalten,
solange die verstärkten Signalströme mit einer gewissen Stetigkeit dem Eingangskreis
der Gleichrichterröhre zugeführt werden. Sobald aber i die Signalübertragung über
den Weg TT'A aufhört. fällt die verstärkte Signalspannung
am Gitter
der Gleichrichterröhre 6 schnell ab, so daß beim Unterschreiten des kritischen
Ansprechwertes der Röhre der Anodenstrom der Röhre genügend weit absinkt, uni das
Relais 14 abfallen und die Kontakte 17 und 18 in die Ruhelage zurückkehren
zu lassen. Der metallische Kurzschluß über den Übertragungsweg EA wird dabei unterbrochen
und derAnodenstromkreis der gasgefüllten. Röhre 5
wiederum vorbereitend geschlossen.
Auch diese Rückkehr der Echosperre, in ihren -Normalzustand beim Aufhören der Zuführung
einer Steuerspannung kann im Bedarfsfall sehr rasch erfolgen, da bekanntlich die
für den Gleichrichter6 verwendete Dreielektrodenvakuumröhre unter den vorliegenden
Bedingungen die Eigenschaft hat, ihren Ruhezustand schnell wieder einzunehmen. Der
Stromkreis ist nunmehr wieder zum Ansprechen auf weitere Signalströme, die über
den übertragungsweg WA übertragen werden, bereit.
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Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform einer Echosperre, bei der
im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i eine zusätzliche Vakuumröhre
(nämlich die Gleichrichterröhre) für die schnelle Wiederherstellung des Ruhezustandes
nicht mehr erforderlich ist. Der Hauptunterschied in der Schaltung liegt darin,
daß an Stelle des Relais 14 (Fig. i), von dessen beiden Wicklungen die eine im Anodenkreis
der Gleichrichterröhre und die ahdere im Anodenkreis der gasgefüllten Röhre in Reihe
mit einem eigenen Trennkontakt lag, jetzt ein Relais ig mit nur einer einzigen Wicklung
im Anodenkreis der gasgefüllten Röhre verwendet wird und daß im Anodenstromkreis
der gasgefüllten Röhre sowie in ihrem Gitterstromkreis beim Ansprechen des Relais
in Abhängigkeit von den Kontakten 21 bzw. 22 eine besondere Umschaltung stattfindet.
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Bei einer Signalübertragung über den Weg WA gelangen die durch
die Verstärkerröhre 4 verstärkten Signalspannungen wie in der Schaltung nach Fig.
i über einen Zwischen-Übertrager 7 zum Gitter der gasgefüllten Röhre
5, so daß durch die einsetzende Entladung innerhalb der Röhre die Irnpedanz
zwischen den beiden Anoden stark herabgesetzt und der ÜbertragungswegEA in der gewünschten
Weise fast plötzlich gesperrt wird. Der gleichzeitig einsetzende Anodenstrom der
gasgefüllten Röhre fließt durch die Wicklung des Relais ig, so daß dieses Relais
anspricht und nacheinander die im Ruhezustand offenen Kontakte :20, 21 und :2.2
schließt. Der Kontakt 2o bewirkt wieder (wie der Kontakt 17 im Ausführungsbeispiel
der Fig. i) eine metallische Kurzschließung des Weges EA, während der Kontakt 21
ein-en zusätzlichen Stromkreis:23 zwischen Anode und Heizfaden der gasgefüllten
Röhre schaltet und der Kontakt:22 den Kondensator .26 im Gitterkreis der Röhre überbrückt.
Der Stromkreis 23 kann beispielsweise einen Widerstand:24 und einen Kondensator
--5 enthalten, deren Werte mit Rücksicht auf die Konstanten der, Stromkreise
der gasgefüllten Röhre 5 so gewählt sind, daß eine Schwingungserzeugung einsetzt,
die bis zum Aufhören der Zuführung von Steuerspannungen aufrechterhalten bleibt.
Das Relais ig bleibt während dieser Zeit erregt, so daß auch die Kontakte:2o, :21
und 2-2 geschlossen gehalten werden.
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Die Überbrückung des Kondensators:26 im Gitterstromkreis der gasgefüllten
Röhre 5
stellt über den Kontakt 22, die Sekundärwicklung des Übertragers
7 und die Batterie8 eine Erdverbindung mit niedrigem Widerstand für das Gitter
der Röhre 5 her. Hierdurch wird erreicht, daß beim Aufhören der Signalübertragung
die auf dem Gitter der Röhre 5 vorhandene Ladung schnell nach Erde abfließt
und die gasgefüllte Röhre 5
unter gleichzeitigem Aussetzen der Schwingungserzeugung
in den Ruhezustand zurückkehrt. Auch diese Wiederherstellung des Ruhezustandes kann
fast plötzlich erfolgen.
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In den Ausführungsbeispielen nach Fig. i und 2 wurde nur eine Echosperre
besprochen, die bei Signalübertragung in dem Übertragungsweg WA den entgegengesetzten
Weg EA sperren soll, jedoch ist es selbstverständlich, daß außerdem eine Sperre
vorgesehen sein kann, die umgekehrt bei Signalübertragung über den Weg EA den Weg
WA sperrt. Die Echosperren können äabei in der Mitte der Vierdrahtverbindung
vereinigt oder auf die Gabeln verteilt oder auch an beliebigen anderen Punkten untergebracht
sein. Ebenso ist die Erfindung auch auf Rückkopplungssperren sinngemäß anwendbar.