DE907305C

DE907305C - Verfahren und Schaltungsanordnung zur UEbertragung telegrafischer Zeichen in Traegerstrom-Telegrafenanlagen

Info

Publication number: DE907305C
Application number: DES27858A
Authority: DE
Inventors: Hans Rudolph
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-03-27
Filing date: 1952-03-28
Publication date: 1954-03-22

Description

Empfangsschaltungen der Wechselstromtelegrafie haben neben dem Zweck, die empfangenen Telegrafierzeichen zu verstärken und gleichzurichten, so daß damit ein Empfangsorgan, z. B. ein Empfangsrelais, gesteuert werden kann, auch noch die Aufgabe der Pegelregelung. Der wichtigste Teil dieser Aufgabe besteht darin, dafür zu sorgen, daß die Schrittdauer auch bei Schwankungen des Empfangspegels über einen großen Bereich möglichst

ίο unverändert bleibt. Infolge der im allgemeinen sehr geringen Kanalbandbreite, die zur Übertragung von Wechseletromtelegrafierzeichen zur Verfügung steht, sind die Empfangszeichen stark abgeflacht. Die Einschwingzeit der Kanalfilter ist etwa halb so groß wie der kürzeste vorkommende Stromschritt, d. h. etwa 10 ms Einschwingzeit bei 50 Baud Telegrafiergeschwindigkeit.

Fig. ι zeigt ein derartig abgeflachtes Zeichen, wobei der Einschwingvorgang der Einfachheit halber als linear verlaufend angenommen wurde. Ein Stromschritt und ein Pausenschritt, die unmittelbar aufeinander folgen, ergeben bei einem bestimmten Pegel nach der Gleichrichtung etwa den in Fig. 2 und 3 durch den Linienzug A-B-C-D- E-F dargestellten Stromverlauf. Der Größtwert des Stromes des empfangenen Zeichens ist dabei i_v Nimmt man an, daß dieser Größtwert an der oberen Empfindlichkeitsgrenze der Empfangsschaltung erreicht wird, und ist das Empfangsorgan so eingestellt, daß es gerade bei der halben Stromstärke i_a = V21₁ anspricht, so werden die Stromschritte t_s und Pausenschritte t_p unverzerrt empfangen. Die Stromschrittdauer t_s, die dem Abstand G-H entspricht, und die Pausenschrittdauer t_p (Abstand H-I) sind gleich groß und entsprechen dem Sollwert.

Da auf dem Übertragungsweg mit Dämpfungsschwankungen zu rechnen ist, legt man die Empfindlichkeit der Empfangsschaltung so fest, daß die

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untere Empfindlichkeitsgrenze nur bei Dämpfungserhöhungen voll ausgenutzt wird. Normal ist der Empfangspegel höher. Infolge einer Dämpfungsverminderung auf dem Übertragungsweg kann der Empfangspegel so weit ansteigen, daß der Empfangsstrom beispielsweise dem Linienzug A-B'-C- D-E-F' folgt. Wenn die Einstellung des Empfangsorgans unverändert bleibt, würde dieses an den Punkten G', H' und /' ansprechen, und die Dauer ίο des Stromschrittes würde nunmehr-auf den Wert t_s' verlängert, die Dauer des Pausenschrittes dagegen entsprechend auf den Wert t_p' verkürzt werden. Eine einfache Begrenzung des Empfangsstromes, z. B. bei dem Wert i_v kann an der verzerrten Wiedergabe der Telegrafierschritte nichts ändern. Es sind bereits verschiedene Lösungen der Aufgabe bekannt. So wird z. B. bei einer dieser Lösungen die Regelspannung durch eine Spannungsteileranordnung im Gitterkreis der Röhre erzeugt, ao Eine andere Lösung schlägt vor, einen getrennten Steuer- und Regelkreis zu verwenden und beide Kreise auf Widerstände im Gitterkreis so arbeiten zu lassen, daß die Regelspannung der Steuerspannung entgegenwirkt. Ferner ist es auch schon as bekannt, den bei positiver Gitterspannung einsetzenden Gitterstrom durch Verwendung einer Begrenzerschakung zur Regelung auszunutzen.

Von den genannten Verfahren, die die Regelspannung durch einfache Schaltmaßnahmen erzeugen und zur Anwendung bringen, weichen die ebenfalls bekannten Verfahren ab, bei denen die Regelspannung durch Hilfsspannungserzeuger, z. B. mittels einer Hilfsröhre, erzeugt wird. Das bekannteste dieser Verfahren ist im folgenden näher erläutert.

Es besteht darin, daß bei allen Pegeln, die den Mindestwert übersteigen, die Kurve des Empfangsstromes derart verschoben wird, daß der Ansprechstrom i_a für das Empfangsorgan stets in der Mitte der durch den Einschwingvorgang abgeflachten Zeichenflanke durchlaufen wird. Um dies zu erreichen, werden die empfangenen Tonfrequenzzeichen nach hinreichender Verstärkung in zwei getrennten Gleichrichtern gleichgerichtet. Der eine davon, der Zeichengleichrichter, liefert die volle Empfangsspannung an das Gitter einer Endverstärkerröhre, die außerdem eine feste Gittervorspannung bis etwa zum unteren Knick ihrer Kennlinie besitzt und beim Mindestempfangspegel gerade bis zum Gitterstromeinsatz ausgesteuert wird. Der zweite Gleichrichter dient zur Erzeugung einer Regelspannung. Beim erwähnten Mindestempfangspegel tritt der Regelgleichrichter, da er eine Gegenspannung besitzt, noch nicht in Funktion; es wird also nur die Zeichenspannung entsprechend dem Linienzug A-B-C-D-E-F am Gitter wirksam (vgl. Fig. 3), wobei der Punkt O dem unteren Knick der Röhrenkennlinie entspricht. Der Anodenstrom nimmt den gleichen Verlauf und bringt an den Punkten G, H und / das Empfangsorgan zum Ansprechen. Bei größerem Empfangspegel wird der durch die Gegenspannung festgelegte Schwellwert des Regelgleichrichters überschritten. Es entsteht eine Regelspannung im Gitterkreis der Endröhre, die halb so groß ist wie der Zuwachs der Zeichenspannung und z. B. nach Fig. 3 die Größe O-P hat. Die Gesamtspannung am Gitter der Endröhre nimmt nun bei dem größeren Pegel den Verlauf A'-B'-C'-D'-E'-F'. Durch einen hohen Widerstand vor dem Gitter der Röhre wird der Anodenstrom bei Gitterstromeinsatz auch nach oben etwa beim Wert I₁ begrenzt, so daß bei dem vorerwähnten Gitterspannungsverlauf der Anodenstrom dem Linienzug A"-B"-C"-D"-E"-F" folgt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Ansprechzeitpunkte G> H und / für das Empfangsorgan erhalten geblieben, obwohl die Empfangsspannung um ein Vielfaches erhöht worden ist.

Die beschriebene Einrichtung setzt voraus, daß die Regelspannung bereits vorhanden ist, wenn ein Telegrafierzeichen empfangen wird. Bei der Ruhestrombetriebsart ist diese Bedingung ohne weiteres erfüllt, weil hierbei im Ruhezustand, d. h. wenn keine Telegrafierzeichen übermittelt werden, Dauerton gesendet wird. Man muß nur dafür sorgen, daß die Regelspannung auch über die Dauer der größten im Telegrafiertext aufeinanderfolgenden Anzahl der Pausenschritte erhalten bleibt. Dies ist durch Aufladung eines Kondensators mit hinreichend langer Entladezeitkonstante leicht zu erfüllen.

Um auch bei der Arbeitsstrombetriebsart die gleiche Pegelunabhängigkeit der Telegrafierverzerrungen zu erreichen, verwendet man das Verfahren der voreilenden Regelspannung. Dies besteht darin, daß die Empfangszeichen, bevor sie zum Gitter der Endröhre gelangen, um einen bestimmten Betrag verzögert werden, der etwa der Einschwingzeit der Filter im Übertragungsweg entspricht. Da die Regelspannung unverzögert ist, wird die Endröhre bereits auf den richtigen Arbeitspunkt eingeregelt, bevor sie durch Telegrafierzeichen ausgesteuert wird.

Die geschilderte Einrichtung zur Verstärkung, Regelung und Gleichrichtung von Wechselstromtelegranerzeichen arbeitet zufriedenstellend, benötigt aber (neben der nur bedarfsweise erforderlichen Vorverstärkerröhre) noch eine Endröhre und zwei Gleichrichter. Während der Zeichengleichrichter als Sperrschicht- oder Kristallgleichrichter ausgeführt werden kann und deshalb in den Aufwand für die Empfangsschaltung nicht sehr stark eingeht, wird für die Gleichrichtung der Regelspannung eine Röhre benötigt. Ein Trockengleichrichter eignet sich hierfür nicht, denn über dessen endlichen Nullstrom- bzw. Rückwärtswiderstand würde die erwähnte Gegenspannung zum Gitter der Endröhre gelangen und den Arbeitspunkt in unerwünschter Weise verlagern.

Da die dritte Röhre der Empfangsschaltung, auch wenn es sich dabei nur um eine Diode han- xao delt, als unerwünschter Aufwand angesehen wird, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Empfangsschaltung zu finden, die gleich gute Regeleigenschaften wie die bekannten Schaltungen besitzt, jedoch unter Verwendung von nur einer Röhre verwirklicht werden kann.

Erfindungsgemäß besteht die Lösung der Aufgabe darin, daß eine Pentode durch den Zeichenstrom bremsgittergesteuert, durch eine von der Amplitude des Zeichenstromes abhängige Spannung steuergittergeregelt und die zwischen Anoden- und Schirmgitterstrom bestehende Stromdifferenz zur Steuerung insbesondere eines Relais verwendet wird.

Das erfindungsgemäße' Verfahren wird nachfolgend an Hand der Fig. 4 und 5 näher erläutert. Als Endröhre für die WT-Scha.\tnng ist eine Pentode verwendet, die beispielsweise für den Anoden- und Schirmgitterstrom abhängig von der Bremsgitterspannung mit der Spannung am Steuergitter als Parameter das in Fig. 4 dargestellte Kennlinienbild aufweist. Darin sind in der oberen Hälfte als Ordinate der Anodenstrom i_a und der Schirmgitterstrom ig₂, als Abszisse die Bremsgitterspannung Ug₃ aufgezeichnet. Für den unteren Teil der

ao Fig. 4 gilt ebenfalls die Abszisse mit der Bremsgitterspannungsteilung, während senkrecht nach unten die Zeitachse t aufgezeichnet ist. Eine beispielsweise erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist in Fig. 5 dargestellt. In dieser bedeutet V₁ eine nur im Bedarfsfall notwendige Vorverstärkerstufe, die die verstärkte Empfangsspannung an die Wicklung I des Übertragers T abgibt. Die in Wicklung II induzierte Spannung wird im Gleichrichter G₁ gleichgerichtet, durch den Kondensator C₂ geglättet und nun unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Laufzeitgliedes L dem Bremsgitter (Gitter 3) der Endröhre V₂ zugeführt, wobei R₃ den Abschlußwiderstand für den Gleichrichter G₁ bzw. für das Laufzeitglied bildet. Eine

Batterie mit der Spannung M₃ gibt dem Bremsgitter eine zusätzliche negative Vorspannung und bestimmt den Arbeitspunkt der Röhre. Von der Wicklung III des Übertragers T wird eine kleinere Spannung abgenommen, die, ebenfalls gleichgerichtet (Gleichrichter G₂), den Kondensator C₁ auflädt und am Steuergitter 1 als Regelspannung wirksam wird. Das Steuergitter ist außerdem durch die Spannung einer Batterie U₁ positiv vorgespannt. Das Empfangsorgan, das beispielsweise ein gepoltes Empfangsrelais ER ist, besitzt zwei insbesondere gegenläufige Wicklungen, je eine im Anoden- und im Schirmgitterstromkreis. Der Kontakt er des Empfangsrelais liefert einen örtlichen Strom an einen an die Klemmen a, b angeschlossenen Telegrafierempfangsapparat, und zwar in der dargestellten Lage des Relaisankers positiven Strom aus der Stromquelle S₁, in der entgegengesetzten Lage negativen Strom aus der Stromquelle ^₂.

In der nun folgenden Beschreibung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorerst angenommen, daß das Laufzeitglied L nicht vorhanden ist. IEs handelt sich also zunächst um eine reine Ruhestromempfangsschaltung. Bei Ruhestrombetrieb wird, wenn kein Fernschreibzeichen übermittelt wird, Dauerton gesendet. Die Empfangsschaltung kann sich also schon vor Empfang eines Zeichens auf den richtigen Pegel einstellen. Da der auf die Regelspannung aufgeladene Kondensator C₁ eine vorwiegend durch den Widerstand R₂ bestimmte große iBntladezeitkonstante besitzt, kann auch nach mehreren aufeinanderfolgenden Pausenschritten bzw. nach Unterbrechung der Empfangsspannung noch mit dem Vorhandensein der Regelspannung gerechnet werden. Beim kleinsten vorkommenden Empfangspegel ist die Regelspannung an C₁ gerade so groß wie die Batteriespannung U₁, aber entgegengesetzt gerichtet, so daß die wirksame Spannung am Gitter 1 gerade Null ist.

Bei kleinerer Spannung an C₁ würde die positive Spannung Ji₁ überwiegen; da dem Gitter 1 aber ein sehr hoher Widerstand J^₁ vorgeschaltet ist, tritt an diesem ein in bezug auf das Gitter negativer Spannungsabfall durch den etwa bei Spannung Null einsetzenden Gitterstrom auf, der ein Ansteigen des Anoden- und Schirmgitterstromes verhindert. Bei dem erwähnten kleinsten Empfangspegel ergibt sich somit ein Schwellwert für die Regelung.

Gemäß Fig. 4 wird die feste negative Bremsgittervorspannung (u₃ in Fig. 5) zu u_gs<1 gewählt. Damilt fließen bei der Steuergitberspanttuwg Ust ein dem Arbeitspunkt A₁ entsprechender Anodenstrom i_a und ein kleinerer, dem Punkt A₂ entsprechender Schirmgitterstrom ig₂. Der Unterschiedsbetrag, gleiche Windungszahl der beiden Empfangsrelaiswicklungen vorausgesetzt, wirkt als Erregung im Empfangsrelais. Bei einem empfangenen Stromschritt setzt in Punkt A die Empfangsspannung ein. Sie verläuft weiter nach dem Linienzug A-G-B-C- H-D-B-I-F. Immer in den Punkten G, H und / wind der Stromübernahmepunkt P durchlaufen, bei dem Anoden- und Schirmgitterstrom gleich groß sind, sich also in Wirkung auf das Empfangsrelais aufheben. In unmittelbarer Nähe dieses Punktes legt jeweils der Anker des Empfangsrelais um. Die Abstände der Ansprechpunkte G, H und / entsprechen den Sollwerten des Stromschrittes i_s und des Pausenschrittes t_p. Im Endwert der Empfangsspannunig bei B, C und F ergeben sich ein Anodenstrom entsprechend Punkt B₁ und ein Schirmgitterstrom entsprechend B₂. Der kleinere Anodenstrom und der größere Schirmgitterstrom geben eine Differenzwirkung im Empfangsrelais, d-ie den Anker in der der Darstellung in Fdg. 5 entgegengesetzten Lage festhält. no

Bei erhöhtem Empfangspegel ergibt sich eine wirksame negativere Regelspannung am Gitter 1. Dabei gelten z. B. die in Fig. 4 gestrichelt dargestellten Anoden- und Schirmgitterstromkennlinien i_a' bzw. ig₂. Bei der festen Bremsgittervorspannung Wg₃₁₁ fließen ein Anodenetrom gemäß Punkt A₁ und ein kleinerer Schirmgitterstrom gemäß Punkt A₂. Die dem höheren Empfangspegel entsprechende Empfangsspannung nimmt nun den in Fig. 4 durch den ebenfalls gestrichelten Linienzug A-G'-B'-C'-H'-D-E-r-F' dargestellten Verlauf. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß sich der Anodenstrom dabei entsprechend der Kurve A₁-P^B₁ und der Schirmgitterstrom entsprechend der Kurve A₂-P'-B₂ ändern. Der Punkt P' kann als Ansprechpunkt für das Empfangsrelais angesehen werden.

Claims

Da dieser den Punkten G', H' und /' entspricht, werden die einzelnen Schritte nach wie vor mit der richtigen Dauer weitergegeben.

Für eine Empfangsschaltung, die auch für Arbeitsstrombetrieb geeignet sein soll, wird man in an sich bekannter Weise die Empfangszeichen verzögern (Laufzeitglied L in Fig. 5). Die vom Gleichrichter G₂ abgegebene Spannung lädt dann den Kondensator C₁ auf die dem empfangenen Pegel

xo entsprechende Spannung auf; die Regelspannung wird sofort am Gitter ι wirksam. Die Endröhre befindet sich also bereits im richtigen Regelzustand, wenn nach der durch das Laufzeitglied festgelegten Verzögerung das Gitter 3 durch die Empfangsspannung gesteuert wird. Die Entladezeitkonstante des Kondensators C₁ kann hierbei sehr kurz bemessen sein.

Ein wesentlicher Vorteil der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung liegt darin, daß

ao hier im Gegensatz zu bekannten Schaltungen auch der Regelgleichrichter (G₂ in Fig. 5) als Sperrschichtgleichrichter ausgeführt werden kann.

ag PATENTANSPRÜCHE:

ι. Verfahren zur Übertragung telegrafischer Zeichen in Trägerstrom-Telegrafenanlagen mit veränderlichem Pegel unter Verwendung von Elektronenröhren, bei denen der Arbeitspunkt durch eine von der Amplitude des Zeichenstromes abhängige Gitterspannung zum Zwecke der automatischen Pegelregelung verlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pentode durch den Zeichenstrom bremsgittergesteuert, durch eine von der Amplitude des Zeichenstromes abhängige Spannung steuergittergeregelt und die zwischen Anoden- und Schirmgitterstrom bestehende Stromdifferenz zur Steuerung insbesondere eines Relais verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromübernahmepunkt von Anoden- und Schirmgitterstrom durch eine von der Amplitude der Steuerspannung abhängige, am Steuergitter wirksame Regelspannung so verlagert wird, daß die Stromübernahme bei jedem vorkommenden Pegel in der Mitte der Flanken der Hüllkurve des Eingangszeichens erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre nur in dem Bereich ihres Kennlinienfeldes betrieben wird, in dem die Anoden- und Schirmgitterstromkennlinien beiderseits des Stromübernahmepunktes symme-

trische oder angenähert symmetrische Form aufweisen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für Arbeitsstrombetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitglied die Wirkung der Eingangsspannung auf das Bremsgitter so lange verzögert, bis durch das Steuergitter der Arbeitspunkt der Röhre entsprechend dem Pegel der Eingangszeichen verlagert ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung am Steuergitter so lange nachwirkt, daß auch nach mehreren aufeinanderfolgenden Pausenschritten oder nach kurzzeitiger Unterbrechung der Empfangsspannung der Arbeitspunkt der Röhre weitgehend erhalten bleibt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzpunkt des Steuergitterstromes den Schwellwert für das Wirksamwerden der Regelspannung bestimmt.
7. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit seiner Primärseite die Empfangszeichen aufnehmender Transformator sekundärseitig zwei Wicklungen besitzt, von denen die eine die Steuerspannung nach Gleichrichtung und erforderlichenfalls nach Glättung einen im Bremsgitterkreis der Röhre liegenden Widerstand und die andere die Regelspannung insbesondere nach Gleichrichtung und Glättung einem im Steuergitterkreis der Röhre liegenden Widerstand zuführt.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Regelspannung von der Gesamteingangsspannung kleiner ist als der Anteil der Steuerspannung.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuergitterkreis der Röhre ein Gitterstrombegrenzungswiderstand liegt.
ro. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 für Arbeitsstrombetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß im Bremsgitterkreis der Röhre ein die Steuerspannung verzögerndes Zeitglied liegt.
11. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwei gegenläufige Wicklungen aufweisendes Relais in den Anodenschirmgitterkreis der Röhre so eingeschaltet ist, daß seine eine Wicklung vom Anodenstrom und die andere Wicklung vom Schirmgitterstrom durchflossen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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