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Drahtfunkteilnehmerweiche zum wahlweisen Anschluß an eine Freileitung
oder eine Kabelleitung Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer Drahtfunkteilnehmerweiche
zur Trennung eines niederfrequenten Gespräches und eines oder mehrerer gleichzeitig
auf derselben Leitung übertragener trägerfrequenter Rundfunkprogramme.
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Infolge der derzeitigen schlechten Empfangsbedingungen für Rundfunkmittelwellen,
verursacht durch die geringe Zahl der zur Verfügung stehenden Frequenzen und die
beschränkte Sendeleistung der einzelnen Rundfunksender, gewinnt die Übertragung
der Rundfunkprogramme auf dem Leitungswege wegen des hier erzielbaren störungsfreien
Empfanges wieder größere Bedeutung. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es zweckmäßig,
die bereits vorhandenen Übertragungsleitungen für den niederfrequenten Fernsprechverkehr
gleichzeitig zur Übermittlung der trägerfrequenten Rundfunkprogramme mit heranzuziehen.
Zur Trennung der niederfrequenten Gesprächsströme und der trägerfrequenten Rundfunkprogramme.
am Ende des gemeinsamen Übertragungsweges sind elektrische Weichen erforderlich.
Aufgabe dieser aus einem Tief- und Hochpaßfilter bestehenden Weichen ist es, sowohl
ein unerwünschtes Eindringen der niederfrequenten Sprechströme in den Hochfrequenzweg
und umgekehrt zu verhindern als auch die Übertragungsleitungen mit dem richtigen
Wellenwiderstand abzuschließen, um bei Sammelschaltungen störende Reflexionen an
den Übergangsstellen zu vermeiden.
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Je nachdem, ob zur Übertragung Freileitungen mit einem hochfrequenten
Wellenwiderstand von 6oo d2
oder Kabelleitungen mit ..einem solchen
von- i5o S2 verwendet werden, sind zur Erfüllung der Anpassungsbedingung des Eingangswiderstandes
der Weiche an den Wellenwiderstand der -Übertragungsleitung bisher zwei Ausführungsformen
der Drahtfunkwe'iche mit-- unterschiedlichen Eingangswiderständen erforderlich,
deren sonstige Daten, wie Durchlaß- und Sperrbereich sowie Durchlaß- und Sperrdämpfungen,
übereinstimmen. Die Verwendung zweier Weichentypen bringt aber nicht nur höhere
Kosten für Fertigung und Vorratshaltung mit sich, sondern erhöht auch die Kosten
bei der nachträglichen Verkabelung. von Freileitungsstrecken, weil in .diesen Fällen
die Weichen gleichfalls ausgetauscht werden müssen. Zur Vereinfachung der Lagerhaltung
und zur Erzielung größerer Beweglichkeit in der Verwendung der Weichen ist es daher
erwünscht, an Stelle. zweier Weichen eine Einheitsweiche zu fertigen und diese so
auszubilden, daß sie sowohl an Freileitungen als auch an Kabelleitungen angeschaltet
werden kann und .bei beiden Anschlußarten die geforderten Betriebsbedingungen erfüllt.
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Bei beiden Weichenarten, Freileitungs- und Kabelweichen, sind die
Spulen des Hochpaßfilters bekanntlich als Teilwicklungen eines Übertragers ausgebildet,
der die Anpassung des niederohniigen Abschlußwiderstandes des Hochpasses an den
Wellenwiderstand der Freileitung bzw. der Kabelleitung vornimmt. Es liegt daher
der Gedanke nahe, diesen Übertrager auch zur Anpassung der Weiche an die unterschiedlichen
Wellenwiderstände-der Freileitung und Kabelleitung mit zu verwenden, um so mit einer
einzigen Weichentype für beide Leitungsarten auszukommen. Das wäre an sich auch
möglich, indem entweder bei einer Freileitungsweiche - (vgl. Abb. i) der Hochpaßübertrager
U1 primärseitig - Spule L2, L3 - so angezapft wird, daß eine Anpassung des
Weicheneingangswiderstandes an den Wellenwiderstand der Kabelleitung erfolgt oder
daß bei einer Kabelweiche (vgl. Abb. 2) der Übertrager U1 eine so bemessene Zusatz=
wicklung L3 erhält, daß sich- eine Anpassung des Weicheneingangswiderstandes- en=
den -Wellenwiderstand der Freileitung ergibt. Es wären -somit zwei Ausführungen
einer Einheitsweiche möglich: eine Ausführungsform (vgl. Abb. i), bei welcher der
Tiefpaß parallel zu den Eingangsklemmen für den Freileitungsanschluß und damit parallel
.zur gesamten Wicklung des Hochpaßübertragers liegt, und eine -Ausführungsforrn
@(vgl: Abb. 2), bei welcher der Tiefpaß parallel zu den Eingangsklemmen für den
Kabelanschluß und damit parallel zü'einem Teil- der.--Wick-Jung des Hochpaßübertragers
liegt. Wie nun theorefische, durch Messungen bestätigte Untersuchungen gezeigt haben,
ist .es bei beiden Einheitsweichen jedoch sehr schwierig; an dem zusätzlichen Kabe1-bzw.
Freileitungsanschluß die beim' Hochpaßfilter ;mit Rücksicht auf die « Wahrung des
Fernsprechgeheimnisses geforderte niederfrequente Mindestsperrdämpfung von io N
einzuhalten, -' Bei Anschaltung der Einheitsweiche nach - Abb: x an eine Kabel-
. Leitung = Tiefpaßfilter parallel zu den Eingangsklemmen für den Freileitungsanschluß
-liegt nämlich, wie das Ersatzschaltbild -(vgl. Abb.. i a),.' in welchem die in
Reihe liegenden Teilinduktivitäten zusammengefaßt sind, .zeigt, parallel zu den
Kabeleingangsklemmen und dem Hochpaßfilter noch die Reihenschaltung aus dem Tiefpaßeingangswiderstand
(6oo9) und der Wicklung L3 des Hochpaßübertragers U1. Da für die niedrigen Frequenzen
der Eingangswiderstand :des Tiefpasses bedeutend kleiner ist als der kapazitive
Widerstand des Kondensators C2 des '-Hochpaßfilters, fließen die niederfrequenten
Sprechströme fast ausschließlich über den Tiefpaß und die Spule L3. An der Spule
L3, die mit der Spule L2 gekoppelt ist ;:und: etwa die gleiche Größe wie diese besitzt,
tritt' damit eine merklich höhere Spannung auf als an der Spule L2. Wie aus dem
Ersatzschaltbild weiter hervorgeht, in dem auch die Polarität der- Spannurigen uh
den Spulen für :einen bestimmten Zeitmoment durch Kreise und Punkte gekennzeichnet
ist, besitzen beide Spannungen entgegengesetzte Phasenlage. Trotz teilweiser Kompensation
beider Spannungen ergibt sich wegen der wesentlich größeren Spannung an der Spule
L3 eine Zunahme der niederfrequenten Spannung auf der Ausgangsseite des Hochpaßfilters,
was jedoch gleichbedeutend mit einer ,.,Abnahme der niederfrequenten Sperrdämpfung
ist. Wird die gleiche Einheitsweiche - Tiefpaßfilter parallel zu den Eingangsklemmen
für den Freileitungsanschluß - an eine Freileitung angeschaltet, so liegt, wie das
Ersatzschaltbild (vgl. Abb. ib) zeigt, nur der Eingangswiderstand des Tiefpaßfilters
parallel zu den Eingangsklemmen und zum Hochpaßfilter. Eine zusätzliche, dämpfungsvermindernde
Niederfrequenz-Spannung tritt damit am Hochpaßfilterausgang nicht auf.
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Ähnliche Verhältnisse ergeb_ en sich auch, wie die Ersatzschaltbilder
2 a und 2 b zeigen, wenn eine Einheitsweiche nach Abb. 2 - Tiefpaßfilter parallel
zu den Eingangsklemmen für den Kabelanschluß - an eine Freileitung bzw. an eine
Kabelleitung angeschlossen =wird. --Wie das Ersatzschaltbild 2 a zeigt, liegt- bei
Anschluß der-,Weiche an eine Freileitung parallel zu dem Kondensator C2 und der
Spule L2, die zusammen finit- der- Spüle L3 für die tiefen Frequenzen einen hochöhmigen
Spannungsteiler bilden würden, der niederohmige Eingangswiderstand -6oo 92 - des
Tiefpasses. Dadurch tritt, wie oben erläutert, an der Spule L3 eine größere niederfrequente
Spannung auf, die sich hier der über den Kondensator C2 und die Spulen L2 und L3
abfallenden Span--nüng gleichsinnig überlagert und dadurch die :niederfreqüente
Sperrdämpfung --des Hochpaßfilters " herabsetzt. Bei Anschlüß der. gleichen Weiche
an eine Kabelleitung (Abb:'9,b) liegen die Verhältnisse wieder ähnlich wie beim
Anschluß der Einheitsweiche nach Abb. i an eine Fieileitung. Die hohe niederfrequente
Sperrdämpfung des Hochpaßfilters bleibt hier .erhalten.
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Gemäß der -Erfindung ist _ nun; . um -die geforderte niederfrequente
.Mindestsperrdämpfung von ro N des Hochpaßfilters sicherzustellen, bei den nach
Abb. i bzw. 2 geschalteten, wahlweise an - Freileitungen oder Kabelleitungen änschaltbaren
Einheitsdrahtfunkteil= nehmerweichen auf der Anschlußseite der Weiche für die Frei-
bzw. Kabelleitung vor das Tiefpaßfilter eine mit den Spulen-: .des Höchpaßfilters
- magnetisch
gekoppelte Kompensationsspule L5 solcher Größe eingeschaltet
(vgl. Abb. 3 und q), daß die nieder-und hochfrequenten Durchlaß- bzw. Sperrdämpfungen
der Teilfilter vorgegebene Werte nicht über- bzw. unterschreiten. Dadurch ergibt
sich bei Anschluß einer Weiche nach Abb. 3 an eine Kabelleitung und bei Anschluß
einer Weiche nach Abb. q. an eine Freileitung eine Erhöhung der niederfrequenten
Sperrdämpfung des Hochpaßfilters. Zur Wahrung der Symmetrie der Weiche ist die Spule
L5 bei symmetrisch ausgebildeten Weichen gleichfalls in zwei Hälften aufgeteilt.
Durch die in Reihe mit dem Tiefpaßfilter liegende Kompensationsspule L5 fließt ein
zusätzlicher niederfrequenter Strom, der bei richtiger Polung der Spule L5 dem durch
die Spule L3 des Hochpaßfilters fließenden niederfrequenten Strom entgegenwirkt,
ihn teilweise kompensiert und damit eine scheinbare Erhöhung des Eingangswiderstandes
des Tiefpasses bewirkt. Wie aus dem Ersatzschaltbild 3 a hervorgeht, das für die
Anschaltung der Einheitsweiche nach Abb. 3 an eine Kabelleitung gilt, liegt nämlich
jetzt parallel zu den Kabeleingangsklemmen sowie zur Reihenschaltung von Kondensator
C2 und Spule L2 des Hochpaßfilters außer der Reihenschaltung des Eingangswiderstandes
des Tiefpasses und der Spule L3 noch die mit den Spulen L2, L3 und L4 magnetisch
gekoppelte Kompensationsspule L5 mit in Reihe. Da einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung zufolge die Spule L5 so gepolt ist, daß die in ihr von den Sprechströmen
induzierten Spannungen denjenigen in der Spule L3 entgegenwirken, kann durch geeignete
Bemessung der Windungszahl der Spule L5 erreicht werden, daß die dämpfungsvermindernde
Wirkung der Spule L3 kompensiert wird. Die Spule L5 wirkt also so, als ob der Eingangswiderstand
des Tiefpasses erhöht würde und damit durch die Spule L3 ein geringerer Strom fließen
würde. Es ergibt sich somit eine höhere Sperrdämpfung des Hochpaßfilters als ohne
Kompensationsspule.
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Wird die gleiche Weiche an eine Freileitung angeschaltet, so induzieren
die Sprechströme in den Spulen I_2 und L3 sowie in der Spule L5 des Hochpaßübertragers
Spannungen gleicher Polarität (vgl. Abb. 3b), die sich summieren und eine Verringerung
der Sperrdämpfung des Hochpaßfilters ergeben.
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Ähnliche Verhältnisse ergeben sich, wie die Ersatzschaltbilder q.a
und q.b zeigen, bei Anschluß einer Einheitsweiche nach Abb. q. an eine Freileitung
bzw. an eine Kabelleitung. Im ersteren genannten Falle ergibt sich wieder eine Erhöhung
der Sperrdämpfung und im zweiten Falle eine Verminderung derselben gegenüber der
gleichen Weiche ohne Kompensationsspule. Da, wie theoretische, durch Messungen bestätigte
Untersuchungen außerdem gezeigt haben, es ohne Schwierigkeiten möglich ist, die
Einheitsweiche nach Abb. 3 für den Anschluß an Freileitungen und die Weiche nach
Abb. q. für den Anschluß an Kabelleitungen so zu bemessen, daß sich ohne Kompensationsspule
niederfrequente Sperrdämpfungen von etwa ii N ergeben, ist eine geringe Herabsetzung
dieser Sperrdämpfung durch die Kompensationswicklung, nicht störend, solange die
geforderte Mindestsperrdämpfung nicht unterschritten wird. Durch geeignete Bemessung
der Windungszahl der Kompensationsspule L5 ist es insbesondere auch möglich, die
Sperrdämpfung für beide Anschlußmöglichkeiten einander gleich und größer als io
N zu machen.
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In allen Fällen sind die Schaltelemente der Einheitsweichen so bemessen,
daß in den jeweiligen Durchlaßbereichen der Eingangs- und Ausgangswiderstand des
Tiefpasses 6oo S2 und der Ausgangswiderstand des Hochpaßfilters 6o 2 sowie der Eingangswiderstand
der Weichen an den Anschlußklemmen für die Kabelleitung gleich deren Wellenwiderstand
und an den Anschlußklemmen für die Freileitung gleich deren Wellenwiderstand ist.