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Schaltungsanordnung zur Erzeugung beliebig phasenverschobener Sinusspannungen
aus einer gegebenen Sinusspannung In allen Impulsmehrkanalübertragungsanlagen besteht
die Aufgabe, einen aus einer größeren Zahl von ineinandergeschalteten Impulsfolgen
bestehenden Summenkanal auf getrennte Einzelkanäle zu verteilen, um entweder senderseitig
die einzelnen Kanäle getrennt voneinander modulieren zu können oder empfangsseitig
die einzelnen Gespräche den entsprechenden Teilnehmern zuzuführen. Es ist eine ganze
Reihe von Verfahren bekannt, die diese Aufteilung oder Zeitstaffelung des Summenkanals
bewirken. Eine besonders einfache und viel benutzte Methöde besteht z. B. darin,
daß man mit Hilfe von Torimpulsen oder gegeneinander phasenverschobenen Sinusspannungen
die den einzelnen Kanälen entsprechenden Impulse des Summenkanals heraushebt und
sie dann mit Hilfe einer begrenzenden Schwelle von den übrigen Impulsen abtrennt.
Ein ebenfalls auf diesem Prinzip beruhendes verbessertes Ausblendverfahren, welches
gleichzeitig mit zwei Sinusspannungen verschiedener Frequenz arbeitet, ist bereits
vorgeschlagen worden. Es hat gegenüber dem einfachen Sinusverfahren den Vorteil,
daß mit relativ niedrigen Spannungsamplituden für die zur Heraushebung der einzelnen
Impulse bestimmten Spannungsspitzen wesentlich größere Flankensteilheit erzielt
werden kann.
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Bei allen diesen Verfahren, die zur Ausblendung einzelner Impulse
eines Summenkanals mit Hilfsspannungen (Impulsen oder Sinusspannungen) arbeiten,
besteht daher zunächst die Aufgabe, aus einer einmal erzeugten Hilfsspannung eine
der
Anzahl der zu übertragenden Kanäle entsprechende Anzahl weiterer
Hilfsspannungen abzuleiten. Diese müssen eine Frequenz haben, die gleich der Impulsfolgefrequenz
eines Kanals ist, und so in ihrer Phase gegeneinander verschoben sein, _daß mit
jeder einzelnen Hilfsspannung ein anderer Kanal ausgeblendet werden kann. Abb. i
zeigt z. B., wie mit Hilfe von drei gegeneinander phasenverschobenen Sinusspannungen
drei verschiedene Kanäle eines Summenkanals ausgeblendet werden.
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Bisher wurden solche Phasenverschiebungen meist mit Hilfe der üblichen,
aus RC- oder RL-Kombinationen bestehenden Phasenschieber vorgenommen, wie sie etwa
in Abb. a dargestellt sind. Solche Anordnungen haben aber leider die unangenehme
Eigenschaft; infolge ihrer ohmschen Widerstände sehr viel Leistung zu beanspruchen.
Der Verbraucherwiderstand wird ja in diesen Anordnungen parallel zum Phasenscliieberwiderstand
geschaltet und muß daher sehr hochohmig gewählt «-erden, um die Phasenlage durch
die Ankopplung des Verbrauchers nicht oder nur wenig zu stören. Dies bedeutet aber,
daß dann durch den Phasen-:cliieberwiderstand, etwa R, oder R2 in Abb. :2, der im
Verhältnis zum Verbraucherwiderstand R aus demselben Grunde sehr klein sein muß,
ein relativ großer Stromfluß stattfindet, für dessen Unterhalt viel unnütze Leistung
aufgewendet werden muß. Es besteht daher vor allem aus energetischen Gründen die
dringende Forderung, Phasenschieberanordnungen zu schaffen, die diesen 1 achteil
nicht oder in nur geringem Nlaße besitzen.
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Die Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung, die es gestattet,
ohne zusätzlichen Leistungsverbrauch eine zur Verfügung stehende Sinusspannung beliebig
in ihrer Phase zu verschieben, und ist dadurch gekennzeichnet, daß aus der gegebenen
Sinusspannung zwei gegeneinander vorzugsweise um go° phasenverschobene Sinusspannungen
abgeleitet werden, die den Primärwicklungen zweier Transformatoren zugeführt «-erden,
daß die Sekundärwicklungen der Transformatoren verschiedene Anzapfungen besitzen,
von denen jeweils eine an Masse liegt, und daß die phasenverschobene Spannung zwischen
einer Anzapfung des einen Transformators und einer Anzapfung des anderen Transformators
abgenommen wird.
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An Hand des Ausführungsbeispiels der Abb.3 soll der erfindungsgemäße
Gedanke noch näher erläutert werden. Mit V1 ist eine Verstärkerröhre bezeichnet,
deren Steuergitter die in einem Generator erzeugte Sinusspannung zugeführt bekommt.
In ihrem Anodenstromkreis liegt ein auf die betreffende Frequenz abgestimmter Schwingungskreis
K1. Seine Schwingkreisspule ist induktiv mit einer an ihrer Mitte auf Masse liegenden
Spule L, gekoppelt, was erfindungsgemäß etwa dadurch geschehen kann, daß man einen
Transformator verwendet, dessen Primärwicklung als Schwingkreisspule genommen wird.
Die Sekundärwicklung des Transformators besitzt außer der an Masse liegenden Mittelanzapfung
noch weitere Anzapfstellen, die in der Abb. 3 mit den Ziffern i bis to bezeichnet
sind. Die im Schwingkreis K1 entstehende Sinusspannung wird auf die Sekundärspule
L 2 übertragen und kann nun an den einzelnen Abgriffen mit verschiedener Amplitude
und Phase abgenommen werden. Da die Sekundärspule I_2 mit ihrer Mittelanzapfung
an Masse liegen soll, liefern die beiden Spulenhälften je um i8o° verschobene Sinuspotentiale.
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In derselben Weise, wiebeschrieben, wird gemäß der Erfindung noch
eine zweite Transformatoranordnung geschaffen. Der einzige Unterschied gegenüber
der ersten besteht lediglich darin, daß dieser Transformator primärseitig mit einer
(gegenüber dem ersten) um go'° in der Phase verschobenen Sinusspannung gespeist
werden soll. Man kann dies z. B. einfach dadurch erreichen, daß der Schwingkreis
K2, dessen Schwingspule wieder die Primärwicklung des Transformators darstellt,
Eiher einen Kondensator C, an die Anode derselben Röhre 1'i angekoppelt wird wie
der Schwingkreis K1. Der Kondensator Co stellt dann schon von selbst die gewünschte
Phasenverschiebung her. Damit ist man in der Lage, durch Kombination v erscliiedener
Abgriffe der beiden Sekundärspulen L,, und L' Sinusspannungen beliebiger Phase und
gegebenenfalls auch beliebiger Amplitude herzustellen. Allerdings kommt es dabei
noch auf die Art an, wie der Verbraucher angeschlossen wird. Man überlegt sich die
Verhältnisse am besten an Hand eines Zeigerdiagramms, wie es in Abb..I dargestellt
ist. Auf der Abszisse sind die Potentiale an den Abgriffen der Spule Lmit den entsprechenden
Ziffern r bis io vermerkt, auf der Ordinate die um go° phasenverschobenen Potentiale
an den Klemmen der Spule L..,'. Wird der Verbraucher z. B. mit seinem einen Anschluß
an die Klemme 9 der Spule L., mit seinem anderen Ende an die Klemme 7' der Spule
L,' angeschlossen, wie es in Abb. 3 dargestellt ist, so ist die am Verbraucher R
sich einstellende wirksame Spannung nach Größe und Phase durch den vom Punkt g zum
Punkt 7' gezogenen Vektorpfeil, also die geometrische Differenz der beiden Komponenten,
dargestellt. Günstiger ist es aber, den Verbraucher so zu schalten, daß dieresultierendenSpannungsvektoren
alsUrsprungspfeile im Vektordiagramm erscheinen. Es kann dann nämlich die zu ermittelnde
Phasenverschiebung in sehr -übersichtlicher Weise direkt abgelesen werden. In der
Praxis geht man daher gemäß Abb. 5 so vor; daß man den Abgriff über einen weiteren
Koppeltransformator vornimmt. Die Primärseite dieses Transformators wird direkt
an die gewünschten Klemmen, z. B. 9 und 7', angeschlossen, während der Verbraucher
in den Sekundärstromkreis eingeschaltet und mit seinem einen Ende ebenso wie die
Sekundärwicklung des Transformators auf Masse geführt wird. Im Vektordiagramm wirkt
sich diese Maßnahme so aus, daß der ursprünglich resultierende Spannungsvektor (gestrichelt
gezeichnet) parallel zu sich selbst durch den Ursprung verschoben wird. Die Form
transformatorischer Ankopplung des Verbrauchers ist
daher die übliche
und hat außerdem den großen Vorteil, daß die eine Wicklungshälfte der Spule L2 gespart
werden kann. Die Spule L2 kann dann einfach mit ihrem einen Ende an Masse gelegt
werden, und die Phasenlagen, die der anderen Spulenhälfte entsprechen würden, stellt
man durch Umpolen des Ankopplungstransformators her. So können wieder sämtliche
Phasen von o bis 36o° durchlaufen werden.
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Wie schon aus dem Beispiel der Abb. i hervorgeht, kommt es in den
Anwendungen meist darauf an, daß die verschiedenen phasenverschobenen Sinusspannungen
in ihrer Phasenlage alle um einen konstanten Phasenwinkel voneinander abweichen
und alle dieselbe Amplitude besitzen. Das Spannungsdiagramm zeigt, wo die Abgriffklemmen
an den leiden Spulen L2 und L2 in diesem Fall angelegt werden müssen. In dem Vektordiagramrn
gemäß Abb. q. ist z. B. ein konstanter Phasenverschiebungswinkel von i5° und konstante
Amplitude, die gleich dem Radius des Kreises um den Ursprung ist, angenommen worden.
Um die Abgriffe zu ermitteln, braucht man dann nur die im Winkelabstand von i5°'
durch den Ursprung gezeichneten Strahlen mit dem besagten Kreis zum Schnitt zu bringen
und von diesen Schnittpunkten aus die Lote auf die leiden Achsen zu fällen. Die
auf den Achsen liegenden Abschnitte sind dann die Komponenten des betreffenden Spannungsvektors,
und ihre Längen sind direkt ein Maß für die Windungszahl, bei der die entsprechenden
Anzapfungen angelegt werden müssen. Man erkennt, daß die Aufteilung der Anzapfstellen
für den betrachteten Fall offenbar cosinusförmig zu geschehen hat. Ist die Gesamtwindungszahl
der Spüle z. B. ri. = ioo und will man die Anzapfstellen für den P'hasenverschiebungswin'kel
30° berechnen, so legt man den Anzapfpunkt der einen Spule an die Stelle n1 = ioo
- cos 30° = 86.6 Winduneyen und den der anderen Spule bei
Windungen. Auf diese einfache Weise lassen sich die entsprechenden Anzapfstellen
für jeden beliebigen Phasenwinkel rasch berechnen.