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Verfahren zur Übertragung telegrafischer Zeichen in Trägerstromtelegrafenanlagen
mit veränderbarem Pegel Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung telegrafischer
Zeichen in Trägerstromtelegrafenanlagen mit veränderlichem Pegel unter Verwendung
von Elektronenröhren.
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Es sind Verfahren zur Übertragung telegrafischer Zeichen bekannt,
bei denen im Gitter- oder Anodenkreis von Dreielektrodenröhren Widerstandskondensatoranordnungen
vorgesehen werden, die eine selbsttätige Pegelregulierung bewirken. Diese Schaltungen
halten zwar die Amplituden der Telegrafiezeichen konstant, besitzen aber den Nachteil,
die Hüllkurve und damit die Länge der Zeichen im Sinne einer Verzerrung zu beeinflussen.
Die Verzerrungen lassen sich nur bei relativ kleinen Pegeländerungen innerhalb gewünschter
Grenzwerte halten.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden. Der dem neuen
Verfahren zugrunde liegende Erfindungsgedanke besteht darin, die Hüllkurve der neu
empfangenden Telegrafiezeichen unverzerrt dem Empfangsrelais zuzuführen und die
selbsttätige Pegelregulierung zur Konstanthaltung der Amplitude nur zu Zeiten wirksam
werden zu lassen, in denen das Relais keine Schaltbewegungen mehr auszuführen hat.
Das Ansprechen des Relais erfolgt immer an den gleichen Punkten der Hüllkurve und
hat dadurch pegelunabhängig den gleichen zeitlichen Abstand. Die Zeichenlänge bleibt
unverändert und ist unabhängig vom Pegel.
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Nach vorliegendem Verfahren wird in dem Gitterkreis einer Dreielektrodenröhre,
die von der das Telegrafiezeichen darstellenden Spannung aus gesteuert wird, neben
der Übersteuerungsspannung, die eine Konstanthaltung des Anodenstromes bewirkt,
eine zusätzliche Verlagerungsspannung erzeugt, die an im Gitterkreis der Elektronenröhre
angeordneten Widerständen gewonnen wird und deren Größe gleich oder ungefähr gleich
der Hälfte der Übersteuerungsspannung gemacht wird. Diese Verlagerungsspannung ist
als Teil der Übersteuerungsspannung abhängig vom Empfangspegel.
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Gemäß weiterer Erfindung ist die Zeit, während der die Verlagerungsspannung
wirkt, für Ruhestrombetrieb so groß gegenüber einem Stromschritt des benutzten Telegrafensystems
bzw. bei Arbeitsstrombetrieb so groß gegenüber einer Pause zwischen zwei Stromschritten,
daß während des Betriebes die Änderungen der Verlagerungsspannung vernachlässigbar
klein bleiben. Sie ist praktisch dauernd in konstanter, aber pegelabhängiger Größe
wirksam. Dadurch wird erreicht, daß die Ansprechpunkte des Empfangsrelais an der
gleichen- Stelle der Hüllkurve liegen.
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Der über die Verlagerungsspannung hinausgehende Betrag der Übersteuerungsspannung
dagegen,
und zwar nur dieser, ist mit einer Zeitkonstante behaftet, die etwa in der Größenordnung
der Zeit liegt, in der die Telegrafierspannung auf ihren vollen Betrag anwächst
oder abfällt. In Wechselstromtelegrafiesysteinen ist diese Zeit hauptsächlich durch
die Einschwingzeit der Siebe gegeben. Dadurch wird erreicht, daß die Regelung erst
wirksam wird, wenn das Empfangsrelais bereits angesprochen hat bzw. schon unwirksam
wird, bevor das Empfangsrelais die nächste Schaltbewegung ausführt.
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Das Verfahren ist besonders für Ruhestrombetrieb geeignet, auf den
sich die nachstehenden Anwendungsbeispiele im wesentlichen beziehen. schlieft aber
eine Anwendung auf Arbeitsstrombetrieb nicht aus. Während an Hand von Fig. i die
Spannungsverhältnisse des Spannungs- und Stromverlaufes im Gitter- und Anodenkreis
einer Dreielektrodenröhre dargestellt sind, zeigen Fig. 2 bis .I Schaltungsanordnungen,
mit denen eine Verwirklichung des Verfahrens möglich ist.
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In dein Koordinatensystem der Fig. i ist senkrecht nach oben der Anodenstrom
und senkrecht nach unten der zeitliche Verlauf eines ankommenden telegrafischen
Zeichens vor der Regelung im Gitterkreis aufgetragen.
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Nach links sind die im Gitterkreis liegen-<len Spannungen vor der
Regelung und nach oben rechts die Anodenströme als Funktion der Gitterspannungen
nach der Regelung dargestellt. Der Einfachheit halber sei angenommen, daß die im
Gitterkreis auftretenden Spannungen Gleichspannungen sind und die telegrafischen
Zeichen schon gleichgerichtet im Gitterkreis auftreten. Die Regelung wird in ähnlicher
Weise wirksam, wenn die telegrafischen Zeichen als getastete Wechselstromzüge ankommen.
In diesem Fall stellen die als Gleichspannungen dargestellten Linien die Hiillkurve
eines Wechselstroinzuges dar. die in diesem Fall symmetrisch nach der anderen Seite
ergänzt werden müßte. Die schräge Linie A-B stellt schematisch die Röhrentrennlinie
mit ihrem unteren Knick A und 0C die Gitterstromkennlinie dar. Zunächst sei
angenommen, daß am Gitter eine Vorspannung Ego herrsche, so daß die Röhre bis zum
unteren Knick A ausgesteuert wird und, wenn keine Telegrafiespannung vorhanden ist,
kein Anodenstrom fließt.
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Bei Ruhestrombetrieb liegt während der Pause dauernd eine Telegrafiespannung
am Gitter, die bei dem kleinsten Pegel gleich. aber entgegengesetzt gerichtet wie
die Vorspannung Ego ist und den maximalen Anodenstrom fließen läßt. Dieser
Zustand hält an von den Punkten 1-2 und 1'-2' der dick ausgezogen dargestellten
Linie des Zeichenverlaufs. Bei Punkt 2 setzt das telegrafische Zeichen ein, dessen
Verlauf der Einfachheit halber trapezförmig über die Punkte 2, 3, .I, 5, 6, 7 angenommen
ist. Im Anodenkreis folgt daraus ein Verlauf nach den Punkten 2', 3', 4', 5', 6',
7'. Auf der Linie 3'-6' liege die Ansprechgrenze des Empfangsrelais. Es ist bei
einer korrekten Regelung nötig, daß die Länge gleicher telegrafischer Zeichen auch
bei verschiedenem Pegel gleich, und zwar in diesem Falle gleich dem Abstande 3'-6'
bzw. 3-6 ist. Wenn nun der Ruhestrom im Gitterkreis der Röhre nicht mit dem Pegel
Ego, sondern bei einem höheren Pegel mit einer zusätzlichenÜbersteuerungsspannungEgü
ankommt, so würde sich bei bisher bekannten Pegelregulierschaltungen ein Verlauf
des telegrafischen Zeichens nach der strichpunktiert dargestellten Linie 1, 2, 8,
9, 7 ergeben. Die Verlängerung des Abstandes i8-ig gegenüber 3-6 entspricht einer
Verzerrung des telegrafischen Zeichens.
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Hier setzt nun die Erfindung ein, indem sie bestimmt, daß eine zusätzliche
Verlagerungsspannung erzeugt werden soll, die gleich oder ungefähr gleich der Hälfte
der Übersteuerungsspannung ist; die Differenz Egd aus Übersteuerungs- und Verlagerungsspannung
verschwindet dabei, bevor das Empfangsrelais anspricht. Dadurch wird erreicht, daß
die Zeichenlänge den Idealfall theoretisch dann erreicht, wenn die Verlagerungsspannung
Egv gleich der halben Übersteuerungsspannung Egii ist. In diesem Fall stellt sich
nämlich im Gitterkreis der Röhre beim Ruhestrombetrieb eine dauernde Gitterspannung
Eg = Ego -r- Egv ein, wie dies in der Fig. i durch die über Punkt 15 nach
Punkt 16 durchlaufend punktierte Linie angedeutet ist. Dadurch wird das ursprünglich
über die Punkte 8-9 verlaufende telegrafische Zeichen um die Verlagerungsspannung
Egv verlagert, so daß es nunmehr über die Punkte 1o, 3, 11, 12, 6, 13 verläuft.
Eine geometrische Überlegung ergibt, daß alle Zeichen. für die die Beziehung Eg
= Ego + Egv, wobei Egv = 1/2 Egü, erfüllt ist, über die Punkte 3 und 6 verlaufen
müssen. Damit ist aber die eingangs aufgestellte Forderung, daB alle Zeichen auch
bei verschiedenem Eingangspegel die gleiche Länge haben müssen, erfüllt.
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Die einfachste Schaltung zur Erfüllung der an Hand von Fig. i aufgestellten
Betriebsbedingungen ist in Fig.2 dargestellt. Im Gitterkreis einer Dreielektrodenröhre
R liegt eine Kombination aus Widerständen R1 und R2 und einem Kondensator Cl. Die
Widerstände R1 und R2 sind gleich. Der Widerstand R2 wird durch den Kondensator
C2 überbrückt. In -bekannter Weise beeinflußt das Gitter den Anodenstromkreis der
Röhre R
und damit das Empfangsrelais ER, dessen Kontakt irgendeinen
Telegrafierstromkreis steuert, dessen Darstellung in -vorliegendem Zusämmenhang
nicht nötig ist. In bekannter Weise wird die eindeutige Lage des polarisierten Empfangsrelais
durch Vormagnetisierung über eine zweite Wicklung hervorgerufen. Für eine vorteilhafte
Regelung ist es nötig, daß die Zeitkonstante der Widerstandskondensatorkombination
R2, C2 groß ist gegenüber der Zeitkonstante der Widerstandskondensatorkombination
(R1 -E- R2)- Cl. Die Wirkungsweise der Schaltung ergibt sich durch Betrachtung der
Fig. i. Bei Einsatz des Zeichens fällt infolge der kleinen Zeitkonstante der Kombination
(R, + R2) C,- die volle Gitterspannung Ego -[- Egii von Punkt 14 auf Punkt
15 und damit auf die durch den Kondensator C2 festgehaltene Verlagerungsspannung
Ego -E- Egv. Wegen der großen Zeitkonstante der Kombination R2, C2 bleibt
diese Spannung während des Zeichens bestehen. Bei Beendigung des Zeichens steigt
die Spannung von Punkt 12 über Punkt 6 auf Punkt 13. Bei Punkt 6 spricht das Empfangsrelais
an. Während des Zeichenverlaufs von Punkt 13 nach Punkt 7 lädt sich der Kondensator
Cl längs der Linie 16-17 wieder auf die volle Gitterspannung.
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In Fig.3 wird eine weitere vorteilhafte Schaltung für das Verfahren
nach der Erfindung dargestellt. Bei dieser Schaltung wird der Widerstand R1 -E-
R2, der parallel zu dem Kondensator C1 liegt, im Verhältnis
aufgeteilt und der Kondensator C2 über einen weiteren Widerstand R3 + R,- aufgeladen.
Der Kondensator C2 ist also im eingeschwungenen Zustand mit dem
-fachen der übersteuerungsspannung Egii geladen. Bei seiner Entladung verliert er
durch Spannungsabfall am Widerstand R3 wiederum das
-fache seiner Ladespannung, so daß im Gitterkreis wiederum eine Verlagerungsspannung
Egv vom o, 5 fachen der übersteuerungsspannung Egii wirksam ist. Die Schaltung nach
Fig.3 hat gegenübel- der Schaltung nach Fig. 2 den Vorteil, daß sie bei Ruhestrombetrieb
schneller betriebsbereit ist und daß bei Pegelschwankungen eine raschere Regelung
erfolgt. Dies ergibt sich daraus, daß die Ladezeitkonstante der Widerstandskondensatorkombination
R,., R2, R3, C2 etwa halb so groß wie ihre Entladezeitkonstante ist. Schließlich
hat die Schaltung noch den Vorteil, daß bei dauernd gegebenen einseitig ausgebildeten
Zeichenkombinationen eine einseitige Verlagerung der günstigsten Verlagerungsspannung
in wesentlich kleinerem Maße vorkommen kann als bei der Schaltung nach Fig. 2. In
der Schaltung nach Fig. ¢ ist der Kondensator C2 das Abschlußglied einer Kettenschaltung,
deren Dämpfung so bemessen ist, daß im aufgeladenen Zustand an dem Verlagerungskondensator
C2 das -fache der übersteuerungsspannung Egii
liegt. Bei der Entladung über die Kettenschaltung wird diese Spannung wiederum auf
den -fachen Betrag verringert, so daß im Gitter-
kreis wieder das o,5fache der Übersteuerungsspannung als Verlagerungsspannung wirksam
wird. Die Widerstände sind so zu bemessen, daß das Verhältnis des resultierenden
Widerstandes R2', der aus der Parallelschaltung von R2, R. ... . . R8 entsteht,
zu dem Gesamtwiderstand der Kettenschaltung folgende Bedingung erfüllt:
Ebenso gilt für die zweite und dritte Masche:
wobei R,5' wieder aus der Parallelschaltung von RS, RB . ...... R8 hervorgeht, so
daß sich der Kondensator C4 wieder auf eine Spannung auflädt, die als Produkt der
drei Verhältnisse die
-fache Eingangsspannung am Kondensator C1 ist. Die gleichen Verhältnisse müssen
vom Kondensator C4 ausgehend bestehen.
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Da sich die Dämpfungen der einzelnen Kettenglieder bekanntlich addieren,
die Gesamtdämpfung aber nicht verändert werden soll, muß die Dämpfung der Einzelglieder
entsprechend der Anzahl der Glieder herabgesetzt werden. Handelt es sich nur um
ein Glied (Fig.3), so ist der Wert
bei zwei Gliedern für jedes der Glieder
bei drei Gliedern (Fig. 4.) also für jedes der Glieder
usf.
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Im Gitterkreis liegt der Kondensator Cl für die normale Pegelregulierung,
zu dem parallel der Widerstand der Kettenschaltung liegt. Durch die Einschaltung
der Kondensatoren C3 und C4 soll dem Einfluß von besonders ungünstig bemessenen
Telegrafierzeichen weiterhin begegnet werden. Werden nämlich dauernd Telegrafierzeichen
gegeben, die z. B. 4 Impulse -f- i Impuls - oder i Impuls - und 4 Impulse + enthalten,
so kann die dauernd eingestellte Verlagerungsspannung Egv dadurch aus der Normalstellung
verstellt werden.