DE869219C - Elektrische Signaluebertragungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und auf die entsprechenden Einrichtungen zur Nachrichtenübertragung mittels elektrischer Wellen zur Erzielung eines größeren Wirkungsgrades und vergrößerter maximaler Leistung.

Der einfachste Weg zur Erhöhung der Ausgangsleistung eines Senders besteht darin, eine Mehrzahl von Ausgangsstufen miteinander parallel zu schalten, so daß sich deren Leistungen addieren. Dieses Verfahren wird jedoch mit zunehmender Leistung immer unwirksamer, da jede Ausgangsstufe gleichzeitig eine Belastung für die anderen parallel liegenden Ausgangsstufen bildet. Außerdem wird, wenn man dieses Verfahren auf Sender mit hochfrequenten Trägerwellen anwendet, die verteilte Kapazität gegen Erde sowohl auf der Eingangs- als auf der Ausgangsseite unmittelbar addiert. Hierdurch wird die verfügbare maximale Leistung und der Wirkungsgrad weiter vermindert.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um die Ströme oder Spannungen anstatt der von einer Mehrzahl von Ausgangsstufen gelieferten Leistungen zu addieren. Jede Ausgangsstufe wird von allen anderen unabhängig gemacht, so daß sie nicht als Belastung für diese anderen Stufen wirkt. Ferner werden die Eingangs- und Ausgangskapazitäten gegen Erde völlig voneinander getrennt, so daß die Anordnung hochfrequenzmäßig ebenso wie eine einzige Ausgangsstufe arbeitet.

Beide Arten von Sendern arbeiten aber üblicherweise lediglich im linearen Bereich der Kennlinie des Ausgangsstromes in Abhängigkeit vdn der Eingangs'spannung. Dies ist nötig, um das Signal einigermaßen naturgetreu übertragen zu können. Es ist bekannt, daß der Wirkungsgrad und dieLeistung bei diesen Einrichtungen sich weitgehend erhöhen lassen, wenn dieselben Ausgangsstufem bis über den linearen Bereich ihrer Kennlinien hinaus ausgesteuert werden, wie es beim sog. C-Betrielb in der Telegraphie der Fall ist. Bei einem solchen Betrieb bis in den nichtlinearen Teil der Ausgangsstufenkennlinie treten aber zu große Verzerrungen im fernübertragenen Signal auf.

Gemäß der ersten Anwendungsmöglichkeit der Erfindung wird, wenn das Signal von einem vorgegebenen Pegel auf einen weiteren vorgegebenen Pegel übergeht, eine verschiedene Zahl von Einrichtungen zur Erzeugung von Hochfrequenzleistung in· Betrieb gesetzt, um einem gemeinsamen Ausgangskreis einen jeweils verschiedenen Energiebetrag zuzuführen. Jeder dieser Leistungserzeuger ist daher jeweils an- oder abgeschaltet. Auf diese Weise läßt sich eine wirksamere Abgabe von Hoch-

2_S frequenzenergie an den Ausgangskreis erreichen, weil jeder Leistungserzeuger bis über den linearen Bereich seiner Kennlinie hinaus ausgesteuert werden kann. Wenn die Leistungserzeuger getastete Verstärker sind, können sie in dem erwähnten C-Betrieb arbeiten. Wie oben dargelegt, besitzt diese Betriebsweise den größten Wirkungsgrad.

Bei jeder solchen Einrichtung, bei welcher nur diskrete Signalstärken oder Signalpegel übertragen werden, ist die Ausgangsleistung treppenformig oder gequantelt. Dies bedeutet, daß das gesamte Ausgangssignal der Leistungseirzeuger nur vorbestimmte, diskrete Werte annehmen kann, dagegen nicht eine zwischen diesen Werten liegende Größe. Da die zu übertragenden Signale sich aber kontinuierlich ändern, ist dies gleichbedeutend mit dem Auftreten gewisser Verzerrungen. Diese lassen sich jedoch durch den bekannten Kunstgriff einer Erhöhung der Anzahl der 'benutzten Pegelstärken verkleinern.

Gemäß einer weiteren Anwendungsmöglichkeit der Erfindung entspricht das übertragene Signal genau dem vorgegebenen Signal unabhängig von der Anzahl der verfügbaren diskreten Pegeliwerte. Dies wird dadurch erreicht, daß man da® treppenartig verformte oder gequantelte Signal von der gewünschten Signalbelastung, subtrahiert und die Differenz zu dem Ausgang der getasteten Hochfrequenizleistungserzeuger hinizuaddiert.

Das Bisherige bezieht sich auf das toetrieWiche Verhalten der Ausgangsstufen eines Senders. Die folgende Diskussion 'zieht auch den Wirkungsgrad des Modulationsirorgangs und die für die Modulation benötigte Leistung in Betracht. Normalerweise ist entweder eine Modulation bei niedrigem Niveau und¹ ein sog. Telephonie-B-Betrieb der Ausgangsstufen nötig oder eine; Modulation bei hohem Niveau und ein sog. C-Telephonie-Betrieib der Ausgangsstufen. Im ersten Fall ist der Leistungsbedarf für die Modulation gering, aber die Ausgangsstufe arbeiten mit schlechtem Wirkungsgrad. Im zweiten Fall trifft das Umgekehrte zu.· Einer der Vorteile bei der ersten Anwendungsmöglichkeit der Erfindung liegt darin, daß verhältnismäßig geringe Leistung für die Modulation erforderlich ist und gleichzeitig die Ausgangsstufen bei maximalem Wirkungsgrad betrieben werden können.

Ein anderer Vorteil besteht darin, daß man zum Betrieb wenigstens einige der parallel liegenden Ausgangsstufen bis über den linearen Bereich des Ausgangsanodenstroms abhängig von der Eingangsspannung hinaus !betreiben kann, wobei die zu übertragenden Signale noch nicht gefälscht werden. Die Fig. 1 zeigt eine Anwendung der Erfindung auf einen bestimmten speziellen Sender;

Fig. 2 zeigt die gleiche Anwendungsart der Erftnr dung in einem Sender anderer Art;

Fig. 3 zeigt ein treppenförmiges oder gequanteltes Signal;

Fig. 3 A veranschaulicht einen Sender, in welchem die Ströme oder Spannungen so zueinander addiert werden, daß sie das Restsignal enthalten;

Fig. 4 zeigt die Anwendung der Erfindung auf einen Sender, welcher ähnlich demjenigen nach Fig. 3 A ist, mit Ausnähme der Art und Weise, wie die Ströme der Ausgangsstufen miteinander kombiniert werden;

Fig. 4 A veranschaulicht Einrichtungen zur Steuerung der Taststufen mittels eines treppenförmigen oder gequantelten Signals, und

Fig. 4 B zeigt Einrichtungen unter Verwendung einer Subtraktionsstufe -zur Gewinnung des Restsignals.

Die Benutzung der ersten Anwendungsmöglichkeit der Erfindung bei derjenigen Art von Sendern, bei welchen die Leistungen der Ausgangsstufen durch Parallelschaltung zueinander addiert werden, ist in Fig. 1 dargestellt. Die Trägerfrequenzspannungen werden von der Quelle 2 an jede der parallelen Leistungsverstärker oder Hochfrequenzleistungsverstärker 4, 6 und 8 über die zugehörigen Schalter oder Taststufen 10, 12 und 14 geliefert. Wenn der Schalter 10 geschlossen ist und somit Trägerenergie von der Quelle 2 dem Leistungsverstärker 4 zugeführt wird, wird eine Antenne 16 mit einer bestimmten Leistung gespeist. Da die Ausgänge der Leistungsverstärker miteinander in Phase sind, wird bei Schließung des Schalters 12 doppelt soviel Leistung der Antenne 16 zugeführt.

Die Schalter 10, 12 und 14 werden in Abhängigkeit vom Leistungspegel der Signale gesteuert, und zwar der Signale, die von der SignalqueUe 18 herrühren, wobei die Schaltersteuerung in folgender Weise vor sich geht: Die Ausgangsseite der Signal·- quel'le 18 liegt an einer Vorrichtung 20, deren Kennlinie derart verläuft, daß ihre Ausgangsspannung 'dem Quadrat der Eingangsspannung entspricht. Verstärker mit dieser Art von Kennlinie ■ind an sich 'bekannt und bedürfen keiner Erläuterung. In dieser Weise wird die seitens der Vorrichtung 20 an die Ablenkplatten einer Kathoden-

strahlröhre, welche zur Unterscheidung des Leistungspegels dient, gelieferte Spannung proportional der Leistung der von der Quelle 18 gelieferten Signale.
Eine Einrichtung zur Unterscheidung des Signalpegels ist dabei definiert als eine Vorrichtung, welche ein Signal einer von der Signalamplitude am Eingang dieser Vorrichtung abhängigen Zahl von Ausgangskxeisen zuführt. Als Quantelungsstufe ίο soll ferner 'eine bekannte Vorrichtung bezeichnet werden, welche bestimmte Signalpegel einem einzigen Ausgangskreis zuführt. Dieser Pegel ist abhängig von der Signalhöhe am Eingang dieser Stufe. Wenn geeignete Vorspannungen in den verschiedenen Kreisen einer Quantelungseinrichtung verwendet werden, die alle auf einen einzigen Ausgangskreis dieser Quantelungseinrichtung arbeiten, kann die Anordnung auch als eine Einrichtung zur Pegelunterscheidung angesprochen werden.

Die Kathodenstrahlröhre 24 ist mit einem Elektronenerzeuger 26 an sich bekannter Art ausgerüstet, durch welchen ein Strahl mit strichförmigem, horizontal liegendem Querschnitt erzeugt wird. Dies heißt also, daß der Strahl eine solche Querschnittsform hat, daß er auf dem Schirm der Röhre 24 eine Spur in Form eines schmalen Streifens hervorruft. Solange keine Signale eintreffen, fällt diese Spur auf die punktierte Linie 28, und zwar vermöge der Einstellung eines Potentiometers 30, welches an der unteren Vertikalablenkplatte 32 liegt. Auf der Innenseite des Schirms der Röhre 24 sind drei gleich breite senkrechte Elektroden aus einem stromführenden Werkstoff 34, 36, 38 angebracht, die jedoch verschiedene Höhe besitzen, so daß, wenn ein solcher Streifen vom Elektronenstrahl getroffen wird, eine bestimmte Spannung entsteht. Das untere Ende des Streifens 38 befindet sich an einer Stelle, bis zu der der Strahl bei der Maximalamplitude der von der Vorrichtung 20 gelieferten Signale abgelenkt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Höhendifferenz der Streifen oder Elektroden gleich dem Abstand der punktierten Linie 28 vom oberen Ende des Streifens 34. Der Streifen 34 ist an den Schalter 10, der Streifen 36 an den Schalter 12 und der Streifen 38 an den Schalter 14 angeschlossen.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Wenn die waagerecht verlaufende Elektronenstrahlspur, wie durch die Linie 40 angedeutet, sich zwisehen der punktierten Linie 28 und dem oberen Ende des Streifens 34 befindet, kommt keiner der Leistungsverstärker 4, 6 und 8 in Betrieb und am Signalausgang tritt die Leistung Null auf. Wenn die Signalspannung der Quelle 18 so groß ist, daß der Strahl bis zum Streifen 34 abgelenkt wird, so liefert der Leistungsverstärker 4 Hochfrequenzenergie an die Antenne 16. In ähnlicher Weise werden nacheinander auch die Verstärker 6 und 8 eingeschaltet, wenn nämlich der Strahl 40 nach unten bis zum Auf treffen auf die Streifen 36 bzw. 38 abgelenkt wird.

Bei den meisten Sendern sind die Leistungsverstärker mit Steuerstufen ausgerüstet, welche den Signalpegel vergrößern bevor das Signal der Endröhre zugeleitet wird. Die Modulation geht also bei einem niedrigen Pegel vor sich. Daher ist die zur Modulation erforderliche Leistung verhältnismäßig klein.

Die Notwendigkeit der Transformation des Ausgangssignals der Quelle 18 in eine Spannung, welche dem Leistungspegel in diesem Signal entspricht, d. h. einer Transformation in der Stufe 20, läßt sich am besten durch das folgende Beispiel erläutern. Wenn die Signale der Quelle 18 unmittelbar der Ablenkplatte 22 zugeleitet werden wurden, würde der Leistungsverstärker 4 eingeschaltet werden, wenn das Signal von 18 ein Drittel seiner maximalen Amplitude erreichen würde und es würde ein Drittel der verfügbaren Gesamtleistung vom Sender der Antenne 16 zugeführt werden. Wenn jedoch dieses Signal in einem Empfänger gleichgerichtet wird, würde der Spannungspegel des gleichgerichteten Signals proportional der Quadratwurzel der übertragenen Leistung sein oder gleich

Ti= sein, d.h. annähernd 58% der Maximalspan-

nung der Signalquelle 18 betragen, anstatt ein Drittel dieser Signalspannung. Wenn man jedoch eine Vorrichtung nach Art der Vorrichtung 20 verwendet, wird der Verstärker 4 erst eingeschaltet, go wenn die Leistung am Ausgang der Signalquelle 18 gleich ein Drittel ihres Maximalwertes beträgt. Nach dem Obigen führt eine Gleichrichtung eines Signals von dieser Leistung zu einer Ausgangsspannung, welche proportional der Quadratwurzel der Leistung, d. h. gleich l/-¹- der Leistung ist, also

zu dem gewünschten Signal.

Die Fig. 2 veranschaulicht diese Anwendung auf einen Sender, dessen Ströme und Spannungen und nicht dessen- Leistungen einer Mehrzahl von Leistungsverstärkern oder Hochfrequenzleistungserzeuigern additiv zugeführt werden.

Die Ausgangsspannung einer Hochfrequenizenergiequelle 50 wird einer ersten Übertragungsleitung 51 zugefülirt, welche aus den Induktivitäten 52 und 54 sowie aus einem Widerstand 56 besteht. Der Widerstand 56 wird gleich dem Wellenwiderstand dieser Leitung gewählt. In der Leitung 51 liegen auch noch die Eingangskapazitäten von Ein- no richtungen zur Übertragung von Hochfrequenzenergie an einem Ausgangskreis. Mittels des Schalters 58 wird die Hochfrequenzspeisung eines LeistungsverstatfkeTS 60 gesteuert; der Schalter 58 ist zu diesem Zweck unmittelbar an die Energiequelle 50 angeschlossen. Mittels des Schalters 62 wird die Speisungeines Leistungsverstärkers 64 beinflußt, wobei der Schalter 62 an den Verbindungspunkt der Induktivitäten 52 und 54 angeschlossen ist, so daß der Strom im Eingangskreis des Verstärkers 64 die Spule 52 durchfließt. Ein Schalter steuert den Energiezufluß zu einem Leistungsverstärker 68 und ist zu diesem Zweck zwischen der Spule 54 <und dem Widerstand 56 angeschlossen, so daß der Eingangsstrom des Schalters beide Induktivitäten 52 und 54 durchfließt.

Die; Ä-usgangskreise der Leistungsverstärker 6o, 64 und 68 mit Einschluß ihrer Erdkapazitäten bilden einen Teil einer .zweiten Übertragungsleitung 69. Die Leitung 69 hat denselben Wellenwiderstand wie die an sie angeschlossene Antenne 76. Der vom Verstärker 60 der Antenne 76 zugeführte Strom durchfließt die Induktivitäten 70 un'd 72. Der vom Verstärker 64 gelieferte Strom durchfließt nur die Induktivität 72 und der vom Verstärker 68 gelieferte geht unmittelbar an die Antenne 76. Die Verzögerung der von der Quelle 50 gelieferten Ströme ist für jeden Abschnitt der Leitungen 51 und 69 dieselbe. Jeder Abschnitt enthält jeweils eine der Induktivitäten 52, 54, 70 und 72. Dementsprechend wird der Hochfrequenzstrom der Quelle 50 beim Durchgang durch den Schalter 58 und durch den Verstärker 60 durch beide Abschnitte der Leitung 69,, also durch die beiden Induktivitäten 70 un'd 72 enthaltenden Abschnitte verzögert, bevor er zur Antenne 76 gelangt.

Die Gesamtverzögerung für die von der Quelle 50 durch den Schalter 62 und durch den Verstärker 64 gelieferten Ströme ist ebenso groß, da diese Ströme ebenfalls zwei Abschnitte von Verzögerungsleitungen passieren, nämlich die Abschnitte mit der Induktivität 52. in der Leitung 51 und den Abschnitt mit. der Induktivität 72 in der Leitung 69. Die Hochf requenzströme, welche von der Quelle 50 über den Schalter 66 und den Verstärker 68 gehen, durchlaufen, beide Abschnitte der Leitung 51, welche die Induktivitäten' 52 und 54 enthalten. Da also die Ströme der Quelle 50 unabhängig von der zu verstärkenden Leistung zwei Verzögerungsabschnitte durchlaufen, welche dieselbe Verzögerungszeit besitzen, .sind die Ausgan'gsströme oder -span- nungen aller Leistungsverstärker 60, 64 und 68 an der Antenne j6 in Phase.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf Unterscheidungseinrichtungen, um die Leistungsverstärker 60, 64 und 68 für die Weitergabe von Hochfrequenzströmen bestimmter fester Werte an die Antenne gemäß einem Ausführungsfeeispiel der Erfindung*zu befähigen. Die Schalter 58, 62 und 66, welche den Zufluß von Hochfrequenzenergie von der Quelle 20 zu den Leistungsverstärkern 60, 64 und 68 steuern, werden durch die Kathodenstrahlröhre 8p beeinflußt, welche der Kathodenstrahlröhre 24 in Fig. ι entspricht. Ein Unterschied in der Steuereinrichtung liegt jedoch darin, daß die Ausgangssignale der Quelle 82 unmittelbar einer der Ablenkplatten 84. zugeführt werden, anstatt wie in Fig. 1 erst eine Einrichtung 20 zu durchlaufen. Der Grund für 'die Weglassung dieses Übertragungsgliedes 20 ist der, daß die übertragene Leistung proportional dem Quadrat der Ströme in der Antenne ist, welche die zu übertragende Nachricht wiedergeben.

Sowohl an Hand der Fig. 1 wie an Hand der Fig. 2 'kann man erkennen, daß die Hochf requenzenergie der Quelle 50 auf ihrem Wege zu den Leistungsverstärkern nicht notwendig durch die verschiedenen Schalter hindurchzugehen braucht, sondern daß die Leistungsverstärker durch die schematisch dargestellten Schalter gewünschtenfalls auch, nur ein- und ausgeschaltet werden können.

In den meisten Fällen werden vorteiltiafterweise die Leistungsverstärker in diesem Sinne nur ein- und ausgeschaltet, jedoch kann es manchmal erwünscht sein, die Leistungsverstärker kontinuierlich arbeiten zu lassen und einen Schalter zwischen ihnen und dem Ausgangskreis anzubringen. Wenn die Belastung nicht an den Leistungsverstärkern liegt, verbrauchen sie keine nennenswerte Leistung; wenn sie jedoch mit der Belastung verbunden sind, vermögen sie ebenso viel Leistung zu liefern wie ein TeIegraphie-C-Verstärker.

Die bisherige Beschreibung basiert auf der Annähme, daß Leistungsverstärker benutzt werden sollen. In bestimmten Fällen können solche Verstärker jedoch entweder nicht zweckmäßig oder nicht notwendig sein. Wenn z. B. Hochf requenzenergieerzeuiger nach Art von Schwingungserzeugern 'benutzt werden sollen, welche unmittelbar genügend Leistung liefern können, liegt ein solcher Fall vor. In diesem Fall werden diese Schwingungserzeuger an Stelle der Leistungsverstärker eingesetzt. Wenn getrennte Schwingungserzeuger benutzt werden, müssen alber besondere an sich bekannte Einrichtungen vorgesehen werden, um sie in Phase miteinander zu halten. In jedem Fall besteht aber ein nennenswerter Vorteil der Erfindung darin, daß die Hochfrequenzenergie dem Ausgangskreis, z. B. einer Antenne, in bestimmten Pegelwerten durch eine Mehrzahl von Einrichtungen zugeführt wird, die verschiedenen Signalgrößen der zu übertragenden Nachrichten entsprechen.

Im folgenden sollen Einrichtungen nach der zweiten Anwendungsmöglichkeit der Erfindung besprochen werden. Es wurde weiter oben schon festgestellt, daß die Sender in Fig. 1 und 2 das Signal im wesentlichen naturgetreu wiedergeben, wenn eine genügende Anzahl von Leistungsverstärkern vorgesehen wird. In manchen Anwendungsiällen wird jedoch diese Zahl übermäßig großi, und die Erfindung ist daher noch in der im folgenden zu beschreibenden Weise entwickelt worden, welche es erlaubt, eine genaue Übereinstimmung des fernübertragenen Signals mit der vorliegenden Nachricht unter allen Umständen herzustellen. Dies wird durch Modulation wenigstens eines Leistungsverstärkers mit einem Signal" erreicht, welches die Differenz darstellt zwischen dem stufenförmigen oder gequantelten Ausgangssignal, wie es durch die Sender nach Fig. 1 und 2 übertragen werden würde und einem Signal, welches genau der vorliegenden Nachricht folgt. Es wird also mit anderen Worten die Differenz zwischen den beiden Signalen zu dem fernübertragenen Signal hinzugefügt. Dieses Differenzsignal wird im folgenden als Restsignal bezeichnet werden. In Fig. 3 ist ein solches Restsi'gnal dargestellt, wobei das ganze zu übertragende Signal durch die Kurve 83 wiedergegeben wird. Die Treppenkurve 85 zeigt den Strom, wie er der Antenne 76 über die getasteten Leistungsverstärker zugeführt wird. Die schraffierte Fläche zwischen den Kurven 83 und 85 ist das Restsignal, welches durch die Kurve 87 noch getrennt dargestellt ist. Eine Einrichtung, welche in dieser Weise

arbeiten kann, ist in Fig. 3 A dargestellt. Der Bequemlichkeit halber sind diejenigen Bestandteile der Schaltung, welche den schon in Fig. 2 vorhandenen Bestandteilen entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 2, jedoch mit gestrichenen Bezugszeichen. Es sei bemerkt, daß der Schalter 58 in Fig. 2 durch einen Modulator 86 ersetzt ist. Der Ausgangsstrom oder die Ausgangsspannung eines Leistungsverstärkers 88, der dem Modulator 86 zugeordnet ist, wird zu den Ausgangsgrößen der Leistungsverstärker 64' und 68' hinzugefügt, ebenso wie bei Fig. 2.

Es ist wichtig, festzustellen, daß der maximale Ausgangswert des Verstärkers 88 gleich der Leistung einer der beiden Verstärker 64' oder 68' sein muß, wenn das Restsignal die Stufen in Fig. 3 genau ausfüllen soll. Dies läßt sich an sich auf verschiedenen Wegen erreichen, je nachdem, welche Verzerrungen zulässig sind, ferner abhängig davon, bei welchem Pegelwert die getasteten Leistungsverstärker arbeiten und schließlich abhängig von der Zahl der eingetasteten Verstärker. Wenn die eingetasteten Verstärker 64' und 68' mit Anodensättigung arbeiten, sieht man, daß der Modulator 86 die modulierte Leistungsstufe 88 'bei einem maximalen Restsignal bis auf Anodensättigung aussteuern muß, damit der Verstärker 88 denselben Strom an die Antenne liefern kann, wie ihn die Verstärker 64' und 68' im Fall ihrer Eintastung liefern. Dieser Betrieb außerhalb des linearen Bereichs des modulierten Verstärkers 88 würde eine Verzerrung in der fernübertragenen Spannungskurve ergeben. Ob diese zulässig ist oder nicht, hängt von den Umständen ab. Dabei darf die prozentuale Verzerrung des Restsignals des Verstärkers 88 unter Umständen ziemlich groß werden ohne eine merkliche Störung im Gesamtsignal hervorzurufen. Beispielsweise ist in der Schaltung nach Fig. 3 A das maximale Restsignal ein Drittel des Gesamtsignals. Dementsprechend wird nur eine Signalverzerrung von ι °/o des ganzen Signals für jeweils 3 °/o Verzerrung des Restsignals hervorgerufen. Wenn neun getastete Leistungsverstärker verwendet werden und die maximal zulässige Verzerrung im fernübertragenen Signal 3% beträgt, kann der Leistungsverstärker 88 sogar 30% Verzerrung besitzen. Wenn die durch den Verstärker 86 hereingetragene Verzerrung zu groß wird, muß man einen größeren Verstärker 'benutzen. Wenn jedoch ein genügend großer Verstärker benutzt wird, kann der der Antenne 76' zugeführte Strom des Verstärkers 88 genau gleich dem Restsignal gemacht werden, da der Verstärker vollständig auf dem linearen Bereich seiner Kennlinie arbeiten kann.

Da die Restmodulation nur die Maximalamplitude eines Teilbereichs der gesamten Aussteuerung besitzt, wird nicht viel Leistung verbraucht. Die Tastung kann bei niedrigem Pegel geschehen, so daß, wie oben bemerkt, ebenfalls keine große Leistung erforderlich ist.

Die Schalter 66' und 62' werden ebenso wie der Modulator 86 durch Ströme oder Spannungen gesteuert, die an den Schirmelektroden der Kathodenstrahlröhre 90 entstehen. Die Röhre 90 ist ebenso ausgebildet wie die Kathodenstrahlröhre 80, welche bei der Anordnung nach Fig. 2 die Funktion einer Unterscheidung ausübt. Der Elektronenstrahl hat ebenso wie in Fig. 2 einen Querschnitt von der Form eines langen schmalen Streifens, der mit 92 bezeichnet ist. Dieser Strahl wird in vertikaler Richtung über die Schirmelektroden hinweg abgelenkt, und zwar entsprechend dem Signal einer Quelle 82', die an den Ablenkplatten 84' liegt. Die Schirmelektroden bestehen aus drei senkrecht verlaufenden Streifen94,96 und 97, wobei der Streifen 94 eine größere Höhe besitzt als der Streifen 96. Der Streifen 94 ist über eine Leitung 106 mit dem Schalter 66' verbunden und der Streifen 96 über eine Leitung 108 mit dem Schalter 62'. Die Streifen 94 und 96 arbeiten in der Weise, daß sie eine Auswahl der zu betätigenden Schalter treffen, ebenso wie die Streifenelektroden in Fig. 1 und 2. Der dritte Streifen 97 wird in der Schaltung nach Fig. 3 A nicht benutzt.

Die Dreieckflächen 98, 100 und 102 dienen zur Gewinnung des Restsignals. Ein vierter dreieckiger Abschnitt 103, der in der dargestellten Röhre ebenfalls vorhanden ist, wird bei dieser Schaltung ebenfalls nicht benutzt. Die Dreieckflächen liegen zwischen einer durch die oberen linken Ecken der Streifen 94 und 96 hindurchlaufenden Linie und zwischen den Streifen selbst. Sie sind alle elektrisch mit der Leitung 104 verbunden. Die Röhre wird so eingestellt, daß bei einem Wert Null des Signals der Strahl auf die punktierte Linie 110 fällt, welche durch die Spitze des Dreiecks 98 hindurchgeht. Die Maximalamplitude der Signale der Quelle 82' ist so gewählt, daß bei dieser Amplitude der Strahl gerade bis zur Grundlinie des Dreiecks 102 abgelenkt wird.

Die Wirkungsweise des Senders nach Fig. 3 A ist die folgende. Wenn die Amplitude der von der Quelle 82' gelieferten Signale genügend groß ist, um den Strahl so weit abzulenken, daß er zwischen der punktierten Linie 110 und der Oberkante des Streifens 94 liegt, wird über die Leitung 104 dem Modulator 96 eine Spannung zugeführt, die genau proportional der gegebenen Signalamplitude ist. Dies ist deshalb der Fall, weil die Spannung auf der Leitung 104 von der Querschnittsfläche abhängt, mit welcher der Strahl auf die dreieckige Elektrode 98 auftrifft. Wenn die Amplitude der Signale aber genügend groß· ist, um den Strahl bis zur Oberkante des Streifens 94 abzulenken, wird die Taststufe 66' !betätigt und leitet dem Verstärker 68' Hochfrequenzenergte zu. Wenn die Signalamplitude noch weiter anwächst, nimmt die dem Modulator 86 über die Leitung 104 zugeführte Spannung weiter kontinuierlich zu, da die Dreieckfläche 100 weitere Teile des Strahlquerschnitts auffängt. In gleicher Weise wird über die Taststufe 62' Hocbf requenzenergie an den Leistungsverstärker 64' abgegeben, wenn der Strahl bis über die Oberkante der Streifenelektrode 96 nach unten abgelenkt wird. Wenn der Strahl über die Dreieckfläche 102 hinweg abgelenkt wird, nimmt die dem Modulator 86

zugeführte Spannung wieder kontinuierlich zu. Die dem Modulator 86 von den Dreieckselektroden 98, iöo und 102 zugeführte Spannung ist also die Differenz zwischen dem von der Quelle 82' gelieferten Signal! und der Summe der Signale der Rechteckelektroden 94 und 96. Diese Differenz entspricht also dem weiter obenerwähnten Restsignal, da die Ströme, welche von den Verstärkern 64' und 68' der Antenne y6' zugeführt werden, proportional' den von den Elektroden 94 und 96 gelieferten Spannungen sind.

Wenn aus irgendeinem Grund die von den Rechteckelektroden 94 und 96 gelieferten Spannungen nicht proportional den an die Antenne 76' seitens der Verstärker 64' und 68' gelieferten Spannung sind, kann das Signal, welches tatsächlich fernübertragen wird, gleichgerichtet und von dem seitens der Quelle 82' gelieferten Signal abgezogen werden. Das auf diese Weise erhaltene Restsignal kann man dann dem Modulator 86 zuführen. Jedoch ist es einfacher, das Restsignal unabhängig von der Äussendungzu gewinnen.

'Es lassen sich gewisse Vorteile durch Kombination der Ströme oder Spannungen der Leistungsag verstärker oder Hochfrequenzerzeuger erzielen, wie in den Schaltungen nach Fig. 2 und 3 geschehen. Zunächst kann-die Spannung einer Signalquelle unmittelbar benutzt werden und braucht nicht in die entsprechende Leistung umgesetzt werden, wie es durch die Vorrichtung 20 in Fig. 1 geschieht. Da der Strom, der von dem Leistungsverstärker 88 geliefert wird, zu dem Strom der Leistungsverstärker 64' und 68' addiert wird, ist die fernüibertragene Leistung, welche dem Restsignal zugeordnet ist, immer von der richtigen Größe. Wenn, wie in Fig.'i, das Restsignal zu den vorher festgelegten Leistungspegeln, die von den Leistungsverstärkern4 bzw. 6 herrühren, addiert werden würde, müßte es größer gewählt werden, als wenn es zu'aufeinanderfolgenden Pegeln addiert wird.

In Fig. 4 ist die Anwendung der Erfindung auf einen Sender veranschaulicht, in welchem die Ströme oder Spannungen von Leistungsverstärkern oder Hochfrequenzerzeugern in.einer von Fig. 2 und 3 abweichenden Weise addiert werden. In Fig. 4 stellt ebenf alls der zur Kombination der Ströme der Leistungsverstärker dienende Teil der Schaltung an sich keinen Teil der Erfindung dar. 'Jedoch wird im folgenden die ' Schaltung nach Fig. 4 vollständig beschrieben, um zu zeigen, wie der ■erwähnte Teil der Schaltung im Sinn der Erfindung mit .anderen Teilen der Schaltung, zusammenarbeitet.

Die* Speisung der Leistungsverstärker 122,. 124 und 126 mit Hochfrequenzenergie aus der Quelle 120 wird durch die Taststufen 128, 130 bzw. 132 ■gesteuert. Diese Taststufen werden ihrerseits von den Spannungen an den Streifenelektroden 134, 136 und 138 gesteuert,. welche in die Kathodenstrahlröhre 141 eingebaut sind. Die Kathodenstrahlröhre 141 arbeitet in ähnlicher Weise wie die Röhrego in Fig. 3 A. Das Restsignal wird ebenfalls in der bei Fig. 3 A erläuterten Weise gewonnen und über die Leitung 139 einem Leistungsverstärker 140 zugeführt. Die Ausgangsseite des Leistungsverstärkers 122 liegt zwischen zwei diagonal gegenüberliegenden Punkten 146 und 148 einer abgeglichenen Brücke 149. Zwischen den Punkten 146 und 148 liegen zwei Induktivitäten 150 und 152 in Reihe und bilden die eine Hälfte der Brückenschaltung 149. Die andere Hälfte der Brücke enthält einen Widerstand 154 sowie eine weitere mit dem Widerstand 154 in Reihe geschaltete Brückenschaltung 156. Der Vetfbindungspunkt 160 zwischen der ersten und der zweiten Brückenschaltung 149 und 156 ist an den Punkt 162 der zweiten Brückenschaltung 156 angeschlossen und der Punkt 148 der Brücke 149 an den Brückeneckpunkt 164 der zweiten Brücke, der dem Eckpunkt 162 diagonal gegenüberliegt. Die Ausgangsseite des Leistungsverstärkers 124 liegt zwischen den beiden andern einander gegenüberliegenden Eckpunkten 158 und 160 der Brücke 149.

Die Wirkungsweise dieses Teils- der Schaltung ist die folgende. Eine derartige Brücke 149 befindet sich bekanntlich im Gleichgewicht, wenn die vom Leistungsverstärker 122 gelieferte Spannung in Phase mit der vom Verstärker 124 gelieferten Spannung ist. Dies bedeutet, daß zwischen den Eckpunkten 146 und 148 keine Spannung des Ver- go stärkers 124 auftritt und daß zwischen den Eckpunkten 158 und 160 keine Spannung vom Verstärker 122 erscheint. Wenn man annimmt, daß der Eckpunkt 146 durch die vom Verstärker 122 übertragene Spannung positiv wird und der Eckpunkt gs 160 durch den Verstärker 124 ebenfalls auf positives Potential kommt, so fließt der Strom des Verstärkers 122 vom Eckpunkt 146 in der Richtung des ausgezogen gezeichneten Pfeils durch den Widerstand 154 hindurch, und der Strom des Verstärkers 124 durchfließt den Widerstand 154 in der umgekehrten Richtung, wie durch einen punktierten Pfeil angegeben. Da die Ströme von gleicher Amplitude und Phase- sind, ist der resultierende Strom im Widerstand 154 Null, und es findet in ihm kein Leistungsverbrauch statt. Jedoch addieren sich in der Brücke 156, die den vierten Zweig der Brücke 149 bildet, die von den Verstärkern 122 und 124 gelieferten Ströme, wie es durch den ausgezogen gezeichneten und durch den punktiert ge- zeichneten Pfeil an der Leitung 157 angedeutet ist.

Die Eckpunkte 166 und 168, welche den Eckpunkten 162 und 164 in der Brücke 156 diagonal gegenüberliegen, sind an eine dritte Brückenschaltung 174 angeschlossen, derart, daß die zweite Brücke 156 einen Zweig der Brückenschaltung 174 bildet. In ähnlicher Weise, wie bei der Brücke 149 beschrieben, addieren sich in diesem Brückenzweig die Ströme eines modulierten Verstärkers 140 und eines getasteten Verstärkers 126. Wenn die Polaritäten der Ausgangsleistungen der Verstärker 126 und 140'in der dargestellten Weise gewählt sind, ist der Eckpunkt 166 der Brücke 156 positiv. Daher addieren sich die Ströme aller Verstärker 122,124, 126 und 140 in der Antenne 176, welche einen Zweig der Brücke 156 bildet.

In den dargestellten Schaltungen sind die Taststufen, welche die Leistungsverstärker tasten, unter sich alle gleich ausgebildet. Sie werden durch die jeweiligen Spannungen, die beim Auf treffen des Elektronenstrahls auf je einen Streifen bzw. auf je eine Rechteckelektrode in den Kathodenstrahlröhren entstehen, angestoßen. Aus diesem Grunde sind die Kathodenstrahlröhren als Unterscheidungseinrichtungen bezeichnet worden, da sie verschiedene

ίο Kreise in Abhängigkeit von dem gequantelten Pegel des zu übertragenden Signals betätigen. Sie sind selbst nicht als Quantelungseinrichtungen zu betrachten, da die Ausgangssignale der Rechteckelektroden durch die Kathodenstrahlröhren nicht addiert werden. Jedoch können die einzelnen Taststufen in Abhängigkeit von den verschiedenen Pegeln einer Quantelungseinrichtung betätigt werden, wie sie als Röhre 145 in Fig. 4 A dargestellt ist. Diejenigen Bestandteile der Schaltung, welche bestimmten Be-

ao standteilen in Fig. 4 entsprechen, sind mit denselben, aber gestrichenen Bezugszeichen versehen. Die drei Rechteckelektroden, welche den Elektroden 134, 136 und 138 in Fig. 4 entsprechen, sind miteinander verbunden, so daß sie eine treppenag förmig abgestufte Elektrode 147 bilden. Diese Stufenelektrode 147 ist mittels einer einzigen Leitung an die Taststufe 128', 130' 134' angeschlossen. Das Signal auf dieser Leitung ist dasselbe, als wenn man die Spannungen an den recht eckigen Elektroden 134, 136 und 138 der Kathodenstrahlröhre 90 in Fig. 4 addieren würde. Um bei jeder der aufeinanderfolgenden Pegelgrößen der auf diese Weise gequantelten Spannungskurve eine andere Taststufe in Betrieb zu setzen, sind die Stufen 128', 130' und 132' mittels einer Potentiometeranordnung 149 verschieden stark vorgespannt. Bei dem Sender nach Fig. 3 A und 4 wurde das Restsignal von einer Reihe von dreieckigen Elektroden, nämlich von den Elektroden 98, 100 und 102 in Fig. 3 A, abgenommen. In Fig. 4 B ist eine andere Anordnung zur Erfüllung dieser Funktion vorgesehen; die zu übertragenden Signale werden einer beliebigen bekannten Quantelungseinrichtung 151 .zugeführt, die ein treppenförmiges Ausgangssignal gemäß der Kurve 85 in Fig. 3 besitzt. Diese Kurve wird in einer Subtraktionseinrichtung 157 umgedreht und zu dem ursprünglichen zu übertragenden Signal addiert. Die Kurve 85 wird zur Einschaltung der Taststufen in derselben Weise, wie in Fig. 4 A erläutert, benutzt, und das von der Subtraktionsstufe 157 gelieferte Restsignal wird zur Modulation eines Leistungsverstärkers im obenerwähnten Sinn benutzt.
Im folgenden sei nun an einem Beispiel beschrieben, wie die Addition der Ströme oder Spannungen der Leistungsverstärker die Überlagerung "des Restsignals über die Ausgangsleitungen der getasteten Verstärker vereinfacht. Es sei angenommen, daß die Amplitude des Signals der Quelle 144 in Fig. 4 noch nicht genügend groß ist, um den Strahl bis zur Oberkante der.Rechteckelektrode 134 abzulenken. In diesem Fall wird keine Hochfrequenzenergie an die Verstärker 122, 124, 126 abgegeben oder von ihnen weiter übertragen. Die einzige der Antenne 176 zufließende Hochfrequenz- 6g energie rührt daher von dem mit dem Restsignal modulierten Verstärker 140 her. Die Leistung des Verstärkers 140 entfällt zu gleichen Teilen auf einen Widerstand 178 und auf die Brücke 156. Da die Brücke 156 abgeglichen ist, wird die von der Brückenschaltung 174 gelieferte Leistung zu gleichen Teilen auf die Antenne 176 und auf den Widerstand 180 entfallen. Die der Antenne 176 zugeführte Leistung beträgt daher nur ein Viertel der ursprünglich vom Verstärker 140 gelieferten Leistung. In gleicher Weise wird die der Antenne 176 seitens eines der anderen Verstärker zugeführte Leistung auf ein Viertel ihres Originalbetrags reduziert. Daher ist der der Antenne 176 von dem Verstärker 140 zugeführte Strom auf seinem Maximalbetrag, wenn das Signal gerade die richtige Größe hat, um den Kathodenstrahl bis zur Oberkante der Elektrode 134 abzulenken. Wenn der Strahl bis zur Oberkante dieser Elektrode 134 abgelenkt wird, geht die Ausgangsgröße des Verstärkers 140 auf Null zurück, und am Ausgang des Verstärkers 126 .zeigt sich der Maximalwert. Wenn daher die Maximalleistung aller Verstärker dieselbe ist, nimmt der durch den Verstärker 140 der Antenne 176 zugeführte Strom einen Maximalwert an, der gerade gleich der Differenz zwischen dem Strom jeder der Verstärker 122, 124 und 126 ist, die der Reihe nach eingeschaltet werden.

Wenn andererseits die Leistung der Ausgänge der Verstärker wie in Fig. 1 zueinander addiert werden, muß die dem Restsignal zugeordnete Leistung um so mehr erhöht werden, je mehr Verstärker in Betrieb treten.

Im folgenden wird ein Zahlenibeispiel für die Erhöhung der Leistung und des Wirkungsgrades _1Oo angegeben, die sich gemäß der Erfindung erzielen lassen. Wenn acht Senderöhren der Type 828, deren Kennlinien im RCA-Röhrenhandbuch zu finden sind, parallel betrieben werden und an ihren Gittern eine Modulation wie beim C-Telephoniebetrieb erfahren, ist die maximale Ausgangsleistung 328 Watt. Die erforderliche Eingangsleistung beträgt 960 Watt und der Gesamtwirkungsgrad somit 35%. Wenn jedoch dieselben Röhren in einer gequantelten Telegraphietastschaltung gemäß der Erfindung betrieben werden, ist die maximale Ausgangsleistung 1600 Watt und die Eingangsleistung 2160 Watt, somit der Wirkungsgrad 74%. Bei . diesen Zahlen wird der Parallelbetrieb zu günstig berechnet, da die Zahlen nicht die Belastung berücksichtigen, welche jede parallele Ausgangsstufe für die anderen Ausgangsstufen darstellt. Wie oben dargestellt, tritt dies Problem bei der Addition von Strömen nicht auf, da die Ausgangsstufen unabhängig voneinander arbeiten. iao

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Elektrische Signalübertragungseinrichtung unter Verwendung einer Quelle von Nachrichtensignalen, eines Ausgangskreises, einer

   Mehrzahl von Leistung liefernden Einrichtungen,- welche diesem -Ausgangskreis Träger-■-wellen zuführen^ sowie von Steuereinrichtungen, um die Anzahl dieser Leistung liefernden Einrichtungen selektiv zu bestimmen, über welche --..- die Spannungen dem genannten Ausgangskreis - zugeführt werden und wobei die Anzahl dieser Einrichtungen von der Größe des die Nachricht -■-- enthaltenden Signals abhängt, dadurch gekenn- -- zeichnet, daß wenigstens «ine dieser Einrichtungen, -wenn sie in Betrieb ist,-stets. mit einem ^: -festen Ausgangspegel arbeitet,
   :" ·.
2. 2. Einrichtung -nach Anspruch Ί, dadurch ge- ^; kennzeichnet, daß Einrichtungen zur Gewinnung - -. eines Resfeignals vorhanden sind sowie Einrich- ^; - tungen zur Modulation einer weiteren Leistung - - - - -liefernden Einrichtung in Abhängigkeit von dem - ■ Pegel dieses Restsignals und daß der modulierte " Ausgang dieser weiteren Leistung - liefernden - Einrichtung eibenf alls dem genannten Ausgangskreis zugeführt wird.

   ' ,
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ge-

   • · kennzeichnet durch Taststufen zur Zuführung von Hochfrequenzenergie an diese Leistunge- - verstärker und durch Steuermittel, welche die Taststuien entsprechend dem Ausgangspegel

   • der Signale steuern. -

   4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel eine Quantelungseinrichtung enthalten.

   5. Einrichtung nach einem der-Ansprüche 1 bi's 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer-

   " ■ ■ einrichtung Hochfrequenzenergie entsprechend dem Leistungspegel der Signale einer .entsprechenden Anzahl von Leistungsverstärkern

   ^:: . zuführt..

   .6. -Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung Hochf requenzenergie entsprechend dem Spannungspegel der Signale einer entsprechenden Anzahl von Leistungsverstärkern zuführt. :

   7. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Vereinigung einer Trägerfrequenzspannungsquelle, einer Mehrzahl von 4-5 Leistungstverstärkern, von Taststufen zur Beeinflussung der Zuleitung dieser Trägerspannungen an die -Leistungsverstärker, einer Pegelunterscheidungseinrichtung, die an die Signalquelle angeschlossen ist, einer Ausgangsverbindung von dieser Pegelunterscheidungseinrichtung zu jeder der Taststufen, von Einrichtungen zur -Gewinnung einer Restspannung, welche der Differenz zwischen dem Ausgang der Signalquelle und-dem Gesamtausgang der Pegel-Unterscheidungseinrichtung entspricht, eines weiteren Leistüngsverstärkers, eines Modulators zwischen diesem weiteren Leistungsver-

   - stärker und der Spannungsquelle, wobei die Restspannung, dem Modulator zugeführt wird und schließlich von Einrichtungen zur Kombination der Ausgangsgrößen der zuerst genannten Leistungsverstärker und des zuletzt genannten Leistungsverstärkers.

   8. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Speisung der Hochf requenizspannungen an die Leistungsverstärker eine ausreichende Verstärkung besitzt, um die Leistungsverstärker zu sättigen.

   Angezogene Druckschriften: "
   USA.-Patentschrift Nr. 2487212;
   französische Patentschrift Nr. 932 178.

   Plierzu 2 Blatt Zeichnungen

   15746 2.53