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Anordnung zur Sicherung der Ubertragung von Umschaltesignalen über
eine -mit unbemannten Zwischenverstärkern bestücdte Fernleitung bei Ausfall von
Zwischenverstärkern Bei Weitverkehrssystemen mit unbemannten Zwischenverstärkern
ist es notwendig, Einrichtungen vorzusehen, die bei Störungen, je nach deren Art,
entweder automatisch auf eine Ersatzeinheit umschalten oder aber eine solche Umschaltung
durch Ferneinwirkung von der nächstliegenden bemannten Station aus ermöglichen.
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Die Erfindung betrifft Einrichtungen, bei denen die Umschaltung durch
Ferneinwirkung stattfindet. Sie ist erforderlich, wenn unbemannte Zwischenverstärker
nur übertragungsmäßig ausgefallen sind, ohne daß dabei auch z. B. durch Fadenbruch
in einer Röhre eine Unterbrechung des Speiseschleifenstromes eingetreten ist. Ein
solcher übertragungsmäßigeAusfall ist meist durch einen Elektrodenschluß, Gitterkathodenschluß
oder im Schadhafiwerden irgendeines Kopplungselementes begründet. Die Wirkung ist,
daß ein so gestörter Verstärker je nach Grad der Störung unter Umständen überhaupt
keine Signale mehr durchläßt. Damit ist aber jedes Fernumschaltesystem unbrauchbar,
das mit Steuerfrequenzen arbeitet, die erst durch den Verstärker selbst so hoch
verstärkt werden müssen, daß die Auslösung eines Umschaltvorgangs durch sie möglich
wird.
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Es wurde bereits versucht, dieses Problem dadurch zu lösen, daß die
Einrichtungen mit niedrigeren, also im Bereich kleiner Kabeldämpfung liegenden,
den einzelnen Verstärkern individuell zugeteilten Steuerfrequenzen und gegebenenfalls
mit
noch erhöhtem Sendepegel arbeiten und daß diese um sämtliche
Verstärker urverstärkt herumgeleitet werden. Durch Wahl niedriger Steuerfrequenzen
soll erreicht werden, daß jede Steuerfrequenz bei dem .ihr zugeteilten Verstärker
noch mit so viel Leistung ankommt, da,ß im Störungsfalle eine sichrere Fernauslösung
der Umschaltung durch sie gewährleistet bleibt. Die Verwendungsmöglichkeiten dieses
Lösungsvorschlages sind natürlich beschränkt wegen der mit steigender Streckenlänge
steigenden Verstärkerzahl und der entsprechend steigenden Zahl von Steuerfrequenzen,
ganz abgesehen von der entsprechend wachsenden Streckendämpfung für diese Steuerfrequenzen,
die die Verstärker umgehen sollen.
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Es sind auch Umschalteinrichtungen bekanntgeworden, die nach einem
völlig anderen Prinzip arbeiten, aber auch eine Umschaltung in jedem Störungsfalle
ermöglichen. Bei derartigen Anordnungen ist jedem Zwischenverstärker ein Ersatzverstärker
zugeordnet. In den Speiseleitungen liegen richtungsabhängige Sperrmittel, die bewirken,
daß je nach Polarität der Speisestromquelle die Zwischenverstärker oder die Ersatzverstärker
in Betrieb sind. Durch Umpolung der Speisespannung kann man also eine Umschaltung
auf die Ersatzverstärker vornehmen. Diese Anordnung hat jedoch den großen Nachteil,
daß- für den Fall, daß mehrere Zwischenverstärkerstationen in der Übertragungsleitung
zwischen zwei bemannten Verstärkerstationen vorhanden sind, bei einer Umschaltung
mittels Umpolung des Speisestromes alle Verstärker auf ihren Ersatzverstärker umgeschaltet
werden. Es läßt sich zwar durch geeignete Schaltung erreichen, zwei Verstärker getrennt
umzuschalten, wobei dann die Umschaltung von beiden Seiten her vorgenommen werden
muß, alle anderen zwischen dem gestörten Verstärker und der Umschaltstation liegenden
Verstärker werden jedoch gleichzeitig umgeschaltet. Außerdem kann auch jedem Zwischenverstärker
nur ein Ersatzverstärker mit der Möglichkeit einer getrennten Umschaltung zugeordnet
werden.
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Die Umpolung des Speisestromes wird auch noch bei anderen Aufgaben
angewendet, so z. B. in manchen Anordnungen zur Fehlerortung gestörter Übertragungsanlagen.
Dabei, muß aber ebenfalls beachtet werden, daß die Umpolung stets eine kollektive
Maßnahme darstellt.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, bei übertragungsanlagen mit mehreren
Zwischenverstärkerstationen zwischen bemannten Verstärkerstationen unter Vermeidung
der aufgezeigten Mängel die selektive Fernumschaltung eines Verstärkers auf einen
Ersatzverstärker zu ermöglichen. Gegenstand der Erfindung ist nicht die Fernumschaltung
selbst, die mittels ausgesendeter Steuerfrequenzen (Umschaltsignale) erreicht wird,
sondern die Sicherstellung der Übertragung der Umschaltsignale in jedem Störungsfalle.
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Erfindungsgemäß sind in den Zwischenverstärkerstationen parallel zu
den Hauptverstärkern (Betriebs- bzw. Ersatzverstärker) Hilfsverstärker vorgesehen,
die bei normaler Speisestromrichtung infolge richtungsabhängiger Sperrmittel in
ihrer Speiseleitung außer Betrieb sind und erst durch Umpolung des Speisegleichstromes
für die Übertragung von Umschaliesignaden in Betrieb gesetzt werden, während dabei
gleichzeitig die Hauptverstärker, in deren Speiseleitungen Sperrmittel mit umgekehrter
Sperrichtung liegen, außer Betrieb gesetzt werden.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung nachstehend erläutert, welche
unter Fortlassung aller für die Erfindung unwesentlichen Elemente schematisch die
Schaltung wiedergibt. Im Zuge eines Fernmeldekabels, beispielsweise eines zwischen
den bemannten Endstationen A und B verlaufenden Seekabels, liegen
die Hauptverstärker V1 bis V4. Sie sind sämtlich unbemannt und enthalten jeder den
normalerweise im Betrieb befindlichen Betriebsverstärker und einen oder mehrere
Reserveverstärker, auf welche im Bedarfsfalle umgeschaltet werden kann. Parallel
zu den Hauptverstärkern sind die Hilfsverstärker hhi bis Vh4 angeordnet. Die Figur,
welche nur den Verlauf des Speisegleichstromes schematisch wiedergibt, läßt erkennen,
daß der Speisegleichstrom über die obere Fernmeldeleitung von der linken Station
A zur rechten Station B und auf der unteren Leitung, welche auch durch eine Seerückleitung
gebildet sein kann, in umgekehrter Richtung- von rechts nach links übertragen wird.
Bei dieser im normalen Betrieb vorhandenen Polung der Speisestromquellen sind aber
die Hilfsverstärker durch im Gleichstromweg vorgeschaltete und lediglich als Sperrglied
für den Gleichstrom wirkende Gleichrichter außer Betrieb. Der Nachrichtenverkehr
findet daher lediglich über die Hauptverstärker h1 bis h4 statt. Bei Auftreten einer
übertragungsmäßigen Störung in einem der Hauptverstärker wird die Speisestromquelle
in A entsprechend der in den Klammern angegebenen Polarität umgepolt. Hierdurch
werden nunmehr die Hilfsverstärker in. Betrieb gesetzt, und es können unter Umgehung
der Hauptverstärker die zur Umschaltung einzelner Verstärker erforderlichen Kommandofrequenzen
übertragen werden: Dabei weist die Anordnung den Vorteil auf, daß diese Übertragung
einerseits unabhängig von dem Betriebszustand der Hauptverstärker ist, daß aber
andererseits die Kommandofrequenzen trotz der Umleitung um die Hauptverstärker dennoch
eine Verstärkung durch die Hilfsverstärker erfahren, wodurch die Reichweite des
Übertragungssystems auch auf sehr große Entfernungen ausgedehnt wird.
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An die bei der Einrichtung gemäß der Erfindung zur Verwendung gelangenden
Hilfsverstärker brauchen wesentlich geringere Anforderungen als an die Hauptverstärker
gestellt zu werden. Zunächst wird man auch hier wie bei dem obererwähnten Vorschlag
bemüht sein, die zur Umschaltung der einzelnen Verstärker benötigten SteuerfTequenzen
möglichst tief zü wählen, da diese ja auf der Leitung eine geringere Dämpfung als
die höheren Frequenzen erfahren. Die Hilfsverstärker
übertragen
daher tiefere Frequenzen als die Hauptverstärker, so daß ihr Verstärkungsgrad auch
wesentlich geringer als der der Hauptverstärker gehalten werden kann. Da sie nur
die für die einzelnen Verstärker erforderlichen Steuerfrequenzen zu übertragen haben,
ist auch die Bandbreite des Übertragungsbereiches für die Hilfsverstärker erheblich
kleiner. Außerdem sind auch die Klirranforderungen an die Verstärker bedeutend geringer.
Da die Hilfsverstärker nur selten in Tätigkeit treten und auch dann nur für kurze
Zeit, z. B. einige Minuten, in Betrieb gesetzt werden, brauchen an die Hilfsverstärker,
insbesondere die darin enthaltenen Röhren, keine besonderen Anforderungen hinsichtlich
einer großen Lebensdauer gestellt zu werden. Aus den vorgenannten Gründen kann es
daher auch genügen b.zw. zweckmäßig sein, b_ierfür Transistoren zü verwenden. Eine
weitere Vereinfachung können die Hilfsveristärker schließlich noch -dann erfahren,
wenn, wie es vielfach deir Fall ist, die Umschaltung der Verstärker nur von einer
Richtung aus erfolgen. soll. In dliesem Falle brauchen nämlich die Hilfsverstärker
im Gegensatz zu den Hauptverstärkern nur in einer Übertragungsrichtun:g vorgesehen
zu werden.
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Als Gleichrichter werden zweckmäßig Trockengleichrichter, z. B. Alus
Selen, Kupferoxydul, Germanium od. dgl., verwendet, wobei bei der Auswahl der Art
zweckmäßig darauf Rücksicht genommen wird, daß sich die einzelnen Arten bei Dauerbeanspruchung
in Durchlaß- oder Sperrichtung in verschiedener Hinsicht unterschiedlich geeignet
erweisen; zum Beispiel ist der Sel.engleichrichter gegen Dauerbeanspruchung in Sperrichtung
bei Einhaltung der zulässigen Spannungswerte un empfindlich. Seine Sperrwirkung
verringert sich aber bei Dauerbeanspruchung in Durdhl:aßrichtung dauernd und kehrt
bei Umpolung nur verhältnismäßig langsam wieder. Kupferoxydulgleichrichter dagegen
dürfen beim Dauerbetrieb in Sperrichtung nur an wesentlich geringere Spannung gegenüber
normalem Gleichrichterbetrieb gelegt werden, da sonst der Rückstrom dauernd steigt
bzw. sich,die Sperrwirkung dauernd verschlechtert. Bei Dauerbeanspruchung in Durchlaßrichtung
findet bei dieser Gleichrichterart zwar eine Innenwiderstandserhöhung statt, d-iie
momentane Sperrfähigkeit bei Umpolung bleibt jedoch erhalten. Im allgemeinen wird
der für die Hilfsverstärker benötigte Speisestrom kleiner sein als der für die Hauptverstärker.
Es wird daher genügen, nur ih den Hilfsverstärkerspeisestromkreis in der oben beschriebenen
Weise Gleichrichter zu schalten, die bei Normalbetrieb den Hilfsverstärker sperren
und bei - Umpolung der Speisestromquelle den Hilfsverstärker in Betrieb setzen.
In den Hauptverstärkern fließt dann im Falle der Umpolung nur noch der Heizstrom,
Anoden- und Schirmgitterstrom sind dagegen gesperrt. Es kann jedoch vor allem dann,
wenn die Speiseströme für die Hilfs-und Hauptverstärker nicht wesentl-ith voneinander
verschieden sind, auch vorteilhaft sein, vor die Hauptverstärker, wie in der Zeichnung
angegeben, noch Gleichrichter G1 bis G4 anzuordnen. Sie werden so gepolt, daß bei
normale- Polung der Speisestromquellen die Hauptverstärker in Betrieb gesetzt und
bei Umpolung der Speisestromquellen gesperrt werden.