DE958570C

DE958570C - Empfangskanalverstaerker und Signalempfaenger mit gemeinsamer Verstaerkung der Signalfrequenz und des Sprachbandes

Info

Publication number: DE958570C
Application number: DEM16135A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alfred Traub
Original assignee: Standard Elektrik AG
Current assignee: Standard Elektrik AG
Priority date: 1952-11-03
Filing date: 1952-11-04
Publication date: 1957-02-21

Description

AUSGEGEBEN AM 21. FEBRUAR 1957

Mi6i35VIIIa/2ia*

ist als Erfinder genannt worden

In trägerfrequenten Übertragungssystemen ist es üblich, die zu Ruf-, Wähl- und Zählzwecken benötigten Signale in Gestalt von Tonfrequenzsignalimpulsen zu übertragen. Die Signalfrequenz kann dabei im übertragenen Sprachband selbst oder auch kurz darüber oder darunter liegen. Empfangsseitig liegt nun die Aufgabe vor, das empfangene Sprachband und auch die Signale zu verstärken, die Signale vom Sprachband zu trennen ίο und zur Steuerung des Signalrelais zu verwenden. Hierbei tritt als wichtigstes Problem das der Sprachsicherheit, auf. Es muß verhindert werden, daß das Signalrelais durch in der Sprache zufällig mit ausreichender Stärke vorhandene, den Signalfrequenzen entsprechende Frequenzen fälschlicherweise zum Ansprechen gebracht wird. Weiterhin muß die Verzerrung der Impulse, die durch Pegelschwankungen, Schwankungen im Relaishaltestrom und in den Betriebsdaten auftreten kann, auf ein Minimum herabgesetzt werden.

Es sind bereits zahlreiche Anordnungen zum Signalempfang bekannt. Bei einer ersten Gruppe wird ein vom Kanalverstärker getrennter Signalempfänger verwendet. Es ist einleuchtend, daß hierbei bereits durch die Notwendigkeit einer as zweiten Röhre ein nicht unbedeutender Aufwand

getrieben wird. Es sind aber auch schon Anordnungen bekannt, bei denen der Sprachverstärker selbst zur Signalverstärkung und zum Signalempfang herangezogen wird. Bei einer derartigen Anordnung liegen im Anodenkreis der Röhre in Reihe mit dem Ausgangsübertrager für die Sprache ein auf die Signalfrequenz abgestimmter Übertrager und ein weiterer aperiodischer Übertrager. Die Signalfrequenz wird gleichgerichtet ίο und dem Gitter der Röhre zur Steuerung zugeführt. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Anodengleichstrom bei Eintreffen eines Signals so stark steigt oder fällt, daß ein im Anodenweg liegendes Signalrelais anspricht. Die am aperiodisehen Übertrager auftretende Spannung wird ebenfalls gleichgerichtet und zur Herstellung des Sprachschutzes verwendet.

Gerade eine solche Anordnung ist aber stark von den Betriebsdaten der Röhre und von Pegel-Schwankungen abhängig, und es bedarf erheblichen zusätzlichen Aufwandes, um allen gestellten Anforderungen gerecht zu werden.

Der Empfangskanalverstärker und Signalempfänger nach -der vorliegenden Erfindung, der in der bevorzugten Ausführungsform einstufig ausgebildet ist, löst für Systeme, bei denen die Signalfrequenz nicht im übertragenen Sprachband selbst liegt, alle gestellten Aufgaben in einwandfreier Weise bei einem Minimum an Aufwand. "Erreicht wird dies dadurch, daß bei einem Empfangskanalverstärker und Signalempfänger mit gemeinsamer Verstärkung der Signalfrequenz und des Sprachbandes aus der im Anodenkreis der Röhre ausgesiebten Signalfrequenz nach einer Verzerrung ihrer Kurvenform eine Harmonische ausgesiebt, in derselben Röhre in Reflexschaltung verstärkt, im Anodenkreis erneut gesiebt und schließlich gleichgerichtet wird und daß die gleichgerichtete Ausgangsspannung zur Steuerung des Signalrelais benutzt wird.

Die Schaltung weist eine Reihe von Vorteilen auf, die sich bisher mit derart einfachen Mitteln nicht erzielen ließen.

Durch die Vervielfachung der Signalfrequenz gewinnt man einen großen Abstand der das Signalrelais steuernden Frequenz vom Sprachband. Hierdurch wird die Sprachsicherheit erhöht. Da die im Anodenkreis ausgesiebte Signalfrequenz nicht unmittelbar zur Relaissteuerung benutzt wird, sondem zunächst auf einem relativ hochohmigen Verbraucher arbeitet, ist ein hochselektives Aussieben möglich. Durch die nochmalige Verstärkung der (vervielfachten) Signalfrequenz in Reflexschaltung ist eine große Steuerleistung erzielbar. Wie aus der weiteren Beschreibung hervorgeht, ist es in einfacher Weise möglich, den Signalpegel zu regeln, ohne den Sprachpegel mit zu regeln. Dies ist zur Kleinhaltung der Impulsverzerrungen wichtig und besonders beim Arbeitsstromverfahren von großer Bedeutung. Schließlich kann man in ebenfalls sehr einfacher Weise etwa auftretende Schwankungen der Relaishaltespannung kompensieren, so daß die Schaltung (auch bei vollem Netzbetrieb) unabhängig von Speisespannungsund Pegelschwankungen betriebssicher arbeitet.

Diese und andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden im folgenden auf Grund eines Ausführungsbeispieles und an Hand der Zeichnung, die schematisch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wiedergibt, näher erläutert.

In der Zeichnung ist i_ die Röhre, die einmal der Verstärkung des Sprachbandes und der Signalfrequenz, zum anderen der Verstärkung der vervielfachten Signalfrequenz in Reflexschaltung dient. Von den Klemmen 2 gelangen Sprachband (z. B. 300 bis 3400 Hz) und Signalfrequenz (z. B. 4000 Hz) über den Eingangsübertrager 3 auf das Steuergitter der Röhre 1. Durch eine Stromgegenkopplung (Widerstand R₁) wird infolge des großen Innenwiderstandes der Röhre eine genügende Entkopplung des Sprach- und Signalstromkreises erreicht. Bei —A, + A ist die Speisestromzuführung angedeutet. Die Stromgegenkopplung bietet außerdem für alle drei Funktionen der Röhre (Verstärkung des Sprachbandes, der Signalfrequenz und der Harmonischen der Signalfrequenz) gleichermaßen die bekannten Vorteile jeder Gegenkopplung.

Im Anodenkreis der Röhre liegen drei Übertrager. Der aperiodische Ausgangsübertrager 4 lieiert an seinen Ausgangsklemmen 7 das verstärkte Sprachband. Über seiner Primärwicklung liegt der Widerstand R.₂, durch den dem nachfolgenden Glied (z. B. Tiefpaß) ein definierter, geeignet bemessener Quellwiderstand angeboten wird. Der Übertrager 6 ist mit Hilfe des Kondensators C₂ auf die Signalfrequenz, im Beispiel 4 kHz, abgestimmt, der Übertrager 5 mit Hilfe von C₁ auf eine Harmonische der Signalfrequenz. Es möge sich im Beispiel um die zweite Harmonische, also um 8 kHz, handeln.

Durch den von 6 und C₂ gebildeten Schwingkreis hoher Güte wird die Signalfrequenz ausgesiebt und gelangt auf einen Verzerrer 8, der aus den Widerständen R_s und i?₄ und den Gleichrichtern GZ₁ und Gl₂ besteht. Die Ausbildung dieses Verzerrers wie auch des später erwähnten Netzwerkes 10 für die Signalpegelregelung und des Gleichrichternetzwerkes 11 ist nur als Beispiel anzusehen und kann von beliebiger, geeigneter Art iein.

Auf den Verzerrer 8 folgt ein Spannungsteiler, der aus dem Längswiderstand R₅ besteht und dessen Querwiderstand durch den vom Netzwerk 10 belasteten Übertrager 9 gebildet wird. Der Übertrager 9 ist mittels C₃ auf die gewünschte Harmonische abgestimmt und siebt diese aus der vom Verzerrer 8 verzerrten Kurvenform der Signalfrequenz aus. Die Harmonische wird an iao den Klemmen der Primärwicklung des Übertragers 9 abgenommen und über die Sekundärwicklung des Eingangsübertragers 3 dem Steuergitter der Röhre 1 zwecks Verstärkung zugeführt (Reflexschaltung). Die verstärkte Harmonische wird im Anodenkreis durch den abgestimmten Über-

trager 5 ausgesiebt und einem Gleichrichternetzwerk 11 zugeführt, das aus den Gleichrichtern Gl₃ und Gl₁ und dem Kondensator C₁ besteht.

An den Ausgangsklemmen des Netzwerkes 11 liegt also die aus der gewählten Harmonischen der Signalfrequenz gewonnene Gleichspannung. Sie wird nun an die Arbeitswicklung 12 des Signalrelais £ angelegt und bringt dieses zum Ansprechen. Die Haltewicklung 13 des Relais wird über den Widerstand R₆ aus der Anodenspannungsquelle gespeist.

Im Beispiel war von einem Sprachband 300 bis 3400 Hz und einer Signalfrequenz von 4000 Hz die Rede.

Sorgt man für ausreichende Entdämpfung des Schwingkreises 6, C₂, so kann die Signalfrequenz, wenn irgendwelche Bedingungen es erfordern, auch noch näher an die obere Sprachbandgrenze herangerückt werden.

Wie bereits geschildert, ist die nach der Verzerrung der Signalfrequenz gewonnene Harmonische einer Spannungsteilung (Widerstand R₅, Übertrager 9) unterworfen. Diese Spannungsteilung bietet eine einfache Möglichkeit, den Signalpegel unabhängig vom Sprachpegel zu regeln.

Diese Regelung ist notwendig, um Impulsverzerrungen zu vermeiden, die sonst aus Schwankungen des Signalpegels resultieren würden. Impulsverzerrungen können weiterhin durch Schwankungen der Haltedurchflutung entstehen. Beim Ruhestromverfahren kann man dieser Gefahr durch eine pegelabhängige Haltedurchflutung begegnen, beim Arbeitsstromverfahren dagegen nicht. Daher muß der Signalpegel so geregelt werden, daß er die Haltespannungsschwankungen im gleichen Sinne möglichst proportional mitmacht.

Der Pegel der dem Steuergitter der Röhre 1 zugeführten Harmonischen hängt vom Teilerverhältnis des Spannungsteilers R₅, 9 ab, das wiederum von der Belastung des Übertragers 9 bestimmt wird. Diese Belastung wird durch den steuerbaren Widerstand 10 gebildet. Im Beispiel enthält dieser zwei Gleichrichter Gl₅ und Gl₆ in Brückenschaltung. Durch Variierung der Vorspannung dieser Gleichrichter wird ihr Widerstand gesteuert. Wechselspannungsmäßig wirken sie also als veränderlicher Widerstand des Spannungsteilers, der den Pegel der der Röhre zugeführten Harmoni-5Q sehen bestimmt.

Als steuernde Vorspannung dient die Differenzspannung zwischen der Arbeitsgleichspannung des Signalrelais, die über Leitung 14 zugeführt wird und einem Teil der Haltespannung, der am Widerstand A₆ eingestellt und abgegriffen wird und dem Netzwerk 10 über Leitung 15 zugeführt wird. Die beiden Spannungen sind gegeneinandergeschaltet. Der abgegriffene Teil der Haltespannung muß dabei so groß sein, daß bei kleiner werdender Haltespannung der Gleichrichterwiderstand auch kleiner wird, was wiederum ein Absinken des Pegels der Harmonischen zur Folge hat, und umgekehrt. Durch die Steuerung des Netzwerkes 10 mit Hilfe der beiden über die Leitungen 14 und 15 zugeführten Spannungen werden also sowohl an den Klemmen 2 auftretende Signalpegelschwankungen ausgeregelt als auch durch Netzspannungsschwankungen hervorgerufene Haltespannungsänderungen kompensiert.

Netzspannungsschwankungen können auch Anderungen in den Verstärkungsdaten der Röhre hervorrufen, da ja die durch R₁ erzeugte Gegenkopplung nicht als unendlich groß angesehen werden kann. Diese Änderungen haben Schwankungen des die Arbeitswicklung des Relais speisenden Gleich-Stroms zur Folge, und zwar in einem solchen Sinne, daß die gleichzeitig infolge der gleichen Netzspannungsschwankungen auftretenden Haltespannungsschwankungen in ihrer Wirkung bis zu einem gewissen Grade von selbst kompensiert werden. Auch wenn diese Änderungen in den Röhrendaten bemerkenswert wären, treten jedoch keine Schwierigkeiten auf, da ja auch derartige, durch die Röhre selbst entstehende Pegelschwankungen mit Hilfe der über Leitweg ^4 abgegriffenen S teuer spannung ausgeregelt werden. Die Regelung bzw. Kompensationswirkung durch da: steuerbare Netzwerk 10 erfaßt somit alle auch bei vollem Netzbetrieb möglichen Schwankungen.

Claims

PATENTANSPKÜCHE:

1. Empfangskanalverstärker und Signalempfänger mit gemeinsamer Verstärkung der Signalfrequenz und des Sprachbandes, insbesondere in einer einstufigen Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß aus der im Anodenkreis der Röhre ausgesiebten Signalfrequenz nach einer Verzerrung ihrer Kurvenform eine Harmonische abgeleitet, in derselben Röhre in Reflexschaltung verstärkt, im Anodenkreis erneut gesiebt und schließlich gleichgerichtet wird und daß die gleichgerichtete Ausgangsspannung zur Steuerung des Signalrelais benutzt wird.

2. Empfangskanalverstärker und Signalempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalfrequenz nach ihrer Aussiebung im Anodenkreis über einen Verzerrer

(8) einem Spannungsteiler zugeführt wird, dessen Ausgangswiderstand aus einem auf die gewünschte Harmonische abgestimmten belasteten Übertrager (9) besteht, und daß die ausgesiebte Harmonische dem Eingang der Röhre zwecks Verstärkung zugeführt wird.

3. Anordnung zur Signalpegelregelung für einen Empfangskanalverstärker und Signalempfänger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalpegel unabhängig vom Sprachpegel geregelt wird.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Signalrelais betätigende Gleichspannung über ein Netzwerk (10) den Ausgangswiderstand des Spannungsteilers (R₅, 9) steuert.

5. Anordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,, daß in den Steuerkreis

(Netzwerk io) des gemäß Anspruch 4 gesteuerten Ausgangswiderstandes des Spannungsteilers (.R₅, 9) ein Teil der Relaishaltespannung derart eingefügt wird, daß etwa auftretende Schwankungen in der Haltespannung annähernd proportionale Schwankungen der dem Steuergitter zugeführten Harmonischen der Signalfrequenz zur Folge haben.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 962 322; . britische Patentschrift Nr. 605408.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen