DE958573C - Schaltungsanordnung zur Daempfungsverminderung in Fernmeldeanlagen - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Daempfungsverminderung in FernmeldeanlagenInfo
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/02—Details
- H04B3/04—Control of transmission; Equalising
- H04B3/16—Control of transmission; Equalising characterised by the negative-impedance network used
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Description
AUSGEGEBEN AM 21. FEBRUAR 1957
M 16657 VIII a 12i a*
Rudolf Mehr, Schongau ist als Erfinder genannt worden
Rudolf Mehr, Schongau
In Fernmeldeanlagen werden zur Kompensation der Leitungsdämpfung im allgemeinen Vierpolverstärker
benutzt, die entweder in, Zweidrahtleitungen paarweise zusammen mit Gabelschaltungen
verwendet werden, wobei jeder Übertragungsrichtung ein Verstärker zugeordnet ist und
die Rückkopplung des einen Verstärkers auf den anderen mit Hilfe der Gabelschaltungen unterbunden
wird, oder es wird für jede Übertragungsrichtung eine mit Verstärkern ausgerüstete Zweidrahtleitung
zur Verfügung gestellt. Beide Zweidrahtleitungen sind dann an. den Endpunkten des
Übertragungsweges über Gabelschaltungen zusammengefaßt, die auch hier die gegenseitige Beeinflussung
der beiden Zweidrahtverbindungen verhindern. Abgesehen davon, daß die sogenannten
Vierdrahtleitungen den doppelten Leitungsaufwand erfordern, ist es ein Nachteil beider Übertragungsanordnungen, daß die Gabelschaltungen künstlicher
Leitungsnachbildungen bedürfen, die naturgemäß ao nie so genau hergestellt werden können, wie es
wünschenswert wäre.
Um die Nachteile dieser Übertragungsanordnungen zu vermeiden, wurden Einrichtungen entwickelt,
diezur Entdämpfung der Leitungen dienen und Gabelschaltungen entbehrlich machen. Sie sind
besonders in den V. St. von. Amerika als »Negative-Impedance Repeater« oder »Negative-Impedance
Converter« bekannt. Ein derartiger Repeater oder Converter ist nichts anderes als ein in Serie mit
der Leitung oder auch parallel zu ihr geschalteter
ίο Zweipol, der eine negative Impedanz darstellt und
damit eine Entdämpfung bewirkt. Er enthält im wesentlichen einen Verstärker mit Rückkopplung
über ein phasendrehendes Netzwerk. Das Prinzip' der Einschaltung dieser negativen Impedanzen ist
in den Abb. ι a und ι b dargestellt. Eine Ader der
Zwei drahtverbindung oder auch beide — unter Verwendung eines entsprechenden Übertragers mit
zwei Eingangswicklungen — sind in den Eingang des Verstärkers eingeschleift. Eingehende Darlegungen,
dieser Schaltungen finden sich z. B. in den Aufsätzen von J. L. Merrill jr. in den amerikanischen
Zeitschriften »Electrical Engineering«, Januar 1951, S. 49 ff., und »Bell System Technical
Journal«, Januar 1951, S. 88 ff. Die Schaltungen
von J. L. Merrill jr.-sind außerdem in der deutschen
Patentschrift 857 649 beschrieben.
Die Einschaltung von negativen Widerständen einfacher Art zur Leitungsentdämpfung im Zuge
von Fernmeldeleitungen ist auch in der deutschen Patentschrift 669643 beschrieben. Die deutsche
Patentschrift 704390 beschreibt eine Anordnung zur Benutzung einer ElektronenTÖhrei- als· negativen
Widerstand. Die Schaltung ist hauptsächlich als Schwingungserzeuger gedacht. Soll sie als Verstärker
dienen, was bei der Anwendung zur Dämpfungsverminderung notwendig wäre, so muß sie als
Vierpol geschaltet werden. Eine »Verstärkerschaltung ohne Leitungsnachbildung« nach dem österreichischen
Patent 108 772 ist ebenfalls eine Vierpolschaltung. Sie macht von einer als negativer
Widerstand geschalteten Elektronenröhre Gebrauch. Um das Verstehen der Erfindung zu erleichtern,
seien unter Berücksichtigung des Standes der Technik zunächst die Begriffe »negativer Widerstand«
und »negative Steilheit« näher erläutert. Unter einem »negativen Widerstand« wird ein elektrischer
Zweipol verstanden, in dem eine Zunahme der angelegten Spannung eine Abnahme des durch ihn
fließenden Stromes verursacht. Als Zweipole mit derartigen Eigenschaften werden häufig Entladungsstrecken zwischen zwei Elektroden einer Hochvakuumröhre
verwendet, wobei die negative Charakteristik durch besondere Wahl der Betriebsbedingungen
der beiden Elektroden und einer oder mehrerer Hilfselektrode« erreicht .wird. Der Begriff
»negative Steilheit« ist gekennzeichnet z. B. durch die Abnahme des eine Entladungsstrecke
durchfließenden· Stromes bei Zunahme des Potentials einer durch negative Vorspannung gegenüber der
Kathode der Entladungsstrecke stromlosen Steuerelektrode.
Dem Erfindungsgegenstand liegt die Aufgabe zugrunde, die Dämpfung von Fernmeldeleitungen mit
einfacheren Mitteln, als es bei den bekannten Anordnungen der Fall ist, zu vermindern. Dies wird
mit Hilfe einer Röhrenschaltung erreicht, die als negativer Leitwert parallel an die zu entdämpfende
Leitung derart geschaltet wird, daß der Ausgangskreis dieser Röhrenschaltung mit ihrem Eingangskreis
verbunden ist. Bei dieser Schaltung wird erfindungsgemäß eine Elektronenröhre mit einer
Stromcharakteristik negativer Steilheit verwendet, deren erste Elektrode gegenüber der Kathode positiv
und deren damit gekoppelte zweite Elektrode negativ vorgespannt ist, so, daß eine Mitkopplung
und damit eine Verstärkung der Spannung in der Fernmeldeleitung auftritt. Bei einer solchen Röhre,
z. B. einer Raumladegitterröhre, ist bekanntlich keine Pbasenwende notwendig, um eine Rückkopplung
von der Elektrode, deren Strom einer negativen Steilheit folgt, zum Steuergitter herzustellen. Es
können also z. B. Steuergitter und Raumladegitter direkt gekoppelt werden. Der Widerstand im Kreis
der stromführenden Elektrode erlaubt durch geeignete Dimensionierung eine Spannungsrückkopplung
ohne die Gefahr einer Selbsterregung. An Hand der Abb. 2 soll eine kurze Rechnung die Wirkungsweise
eines derartigen Verstärkers erläutern. Es sei vorausgesetzt, daß durch die eingezeichneten Spannungsquellen
das Raumladegitter und die Anode gegenüber der Kathode ein positives Potential erhalten,
während das Steuergitter eine gegenüber der Kathode negative Vorspannung erhält.
Da in der Zuleitung zur Anode kein weiteres Schaltelement angeordnet ist und die Spannungsquelle
einen möglichst kleinen Innenwiderstand besitzen soll, wird das Potential der Anode nahezu
unabhängig vom Anodenstrom und praktisch konstantsein.
Der Raumladegitterstrom erzeugt in dem von ihm durchflossen«! Widerstand R einen Spannungsabfall,
so daß das Potential des Raumladegitters gegenüber der Kathode der EMK der angeschalteten Betriebsspannungsquelle, abzüglich
diesem Spannungsabfall, entspricht. Das Potential des Steuergitters ist gegenüber dem des Raumladegitters
noch um die EMK der zweiten Spannungsquelle vermindert, deren Betrag so groß sein, möge,
daß das resultierende Potential des Steuergitters gegenüber der Kathode negativ ist. Ein Elektronenstrom
zum Steuergitter wird dadurch verhindert. In der nachfolgenden rechnerischen. Darstellung
bedeutet dIRG die Änderung des Raumladegitter-.
stromes, dE die Änderung der Eingangs - EMK, ferner RiRG den inneren Widerstand der Strecke
Raumladegitter—Kathode, 6"^0 die Steilheit des
Raumladegitterstromes, bezogen auf die Steuergitterspannung. Der Augenblickswert einer in Reihe
mit dem Raumladegitterwiderstand R an die Röhre gelegten EMK bewirkeeine Spannungsänderung dB
am Raumladegitter, womit—bei Fehlen des Raum- lao
ladegitterwiderstandes — eine Vergrößerung des
Raumladegitterstromes um
dE
RiRO
verbunden wäre.
Wegen der Anwesenheit des Raumladegitterwiderstandes und wegen des vom anwachsenden Raumladegitterstrom
verursachten Spannungsabfalles
verbleibt eine resultierende Vergrößerung des Raumladegitterstromes
JT dE R-dIRG
AlGR = ~ö 5 ·
KiRG
KiRG
Der Raumladegitterstrom wird aber außerdem von den Potentialänderungen des Steuergitters, die
wegen der galvanischen Kopplung der beiden Elektroden denjenigen des Raumladegitters entsprechen,
beeinflußt. Infolge der also ebenfalls am Steuergitter wirksamen· gesamten Spannungsänderung
dE — R- dIRG vermindert sich der Raumladegitterstrom
wegen der negativen Steilheitsbeziehung um
Die gesamte Änderung des Raumladegitterstromes, die von den Potentialänderungen beider
Elektroden herrührt, wird also
• — R-dln
RiRG
Durch Separieren der Unbekannten erhält man _ dE - (1 — Srq · RiRff)
^HRG "T Ä " I1 ^SG ' *HRG/
und die von der Änderung des Raumladegitterstromes herrührende Änderung des Spannungsabfalls
RiRG + R * (l '
RG
dE. R-(I-
dE ·
RiRG + R ' (l Srg ' RiRa)
RiBG
: — Sbs - RiRa)
Diese Spannungsänderung ist also, wegen
SRG' RiRG ^ x>
größer als die ursprünglich angelegte Spannungsänderung. Das bedeutet, daß an den Eingangsklemmen des Verstärkers eine verstärkte Spannung
auftritt. Wie Überlegung und Rechnung ergeben, kann das Ausmaß · der Spannungsabfalländerung
und damit der Verstärkung durch Variation der Größe des Widerstandes R beeinflußt werden. Die
Einschaltung einer derartigen Anordnung zwischen den beiden Einzelleitern einer Doppelleitung, entsprechend
Abb. 3, ermöglicht daher eine stabile Entdämpfung unabhängig davon, an welchem Leitungsende
ein Sender angeschaltet ist. Der eingeschaltete Verstärker wirkt sozusagen als negative Ableitung.
Dies bedeutet, daß mit einer Ableitung also eine EMK verbunden ist, die den ursprünglich zum
Empfängerende der Leitung fließenden Strom unterstützt, während sie dem vom Senderende her
fließenden Strom entgegenwirkt. Die dem jeweiligen Empfänger zugeführte Leistung wird damit erhöht,
was einer Verminderung der Dämpfung gleichkommt.-Da die Phasenlage des Raumladegitterstromes
vom Phasenwinkel der in seinem Stromkreis liegenden komplexen Schaltelemente und von
der Phasenlage der an den verschiedenen Röhrenelektroden liegenden Spannungen, abhängt, ergeben
sich durch Einschaltung phasendrehender Schaltelemente in die beiden Stromkreise der Röhre Möglichkeiten
zur Beeinflussung der Phasenlage des Raumladegitterstromes. Es lassen sich also durch
die Einschaltung von geeigneten Netzwerken in die Stromkreise der positiv vorgespannten Elektroden
Ausmaß, Phasenlage und Frequenzgang der Dämpfungsverminderung beeinflussen. Die dazu dienenden
Schaltungsmöglichkeiten sind in den Abb. 4a, 4 b und 4 c dargestellt. Darin sind die komplexen,
phasendrehenden Widerstände mit 3ΐ und der komplexe
Belastungswiderstand, der gleichzeitig auch
Claims (3)
1. Schaltungsanordnung zur Entdämpfung einer Fernmeldeleitung, bei der eine Röhrenschaltung
als negativer Leitwert parallel an die zu entdämpfende Leitung derart geschaltet wird,
daß der Ausgangskreis der Röhrenschaltung mit deren Eingangskreis verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Röhrenschaltung eine Elektronenröhre mit einer Stromcharakteristik negativer Steilheit aufweist, deren erste Elektrode
gegenüber der Kathode positiv und deren damit gekoppelte zweite Elektrode negativ vorgespannt
ist, derart, daß eine Mitkopplung und damit eine Verstärkung der Spannung in der
Fernmeldeleitung auftritt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung
von Ausmaß, Phasenlage und Frequenzgang der Dämpfungsverminderung in den Stromkreis
mit negativer Steilheit der Stromcharakteristik iss und/oder in den oder die Stromkreise weiterer,
positiv vorgespannter Elektroden mit positiver Steilheit der Stromcharakteristik zusätzliche
ohmsche Widerstände, Reaktanzen und deren Kombinationen eingeschaltet sind und daß
solche zusätzliche Schaltelemente im Kreis der Elektrode mit negativer Steilheit der Stromcharakteristik
auch zwischen diese Elektrode und das Steuergitter eingeschaltet sind, während die übrigen Schaltelemente dieses Kreises zwischen
Steuergitter und Kathode liegen.
3. Schaltungsanordnung in Fernmeldeanlagen ohne Beeinflussung der Erdsymmetrie der beiden
Einzelleiter, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Röhrenschaltungen nach Anspruch ι und 2 in
an sich bekannter Weise zu einer Gegentaktschaltung vereinigt sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 669 643, 704 390, 707215, 857649;
österreichische Patentschrift Nr. 108772;
französische Patentschrift Nr. 611 996;
»Bell System Technical Journal«, 1931, S. 485
bis 513.
Hierzu ι Blatt Zeichnungen
© 609580/328 8.56 (609 802 2.57)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEM16657A DE958573C (de) | 1952-12-14 | 1952-12-14 | Schaltungsanordnung zur Daempfungsverminderung in Fernmeldeanlagen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEM16657A DE958573C (de) | 1952-12-14 | 1952-12-14 | Schaltungsanordnung zur Daempfungsverminderung in Fernmeldeanlagen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE958573C true DE958573C (de) | 1957-02-21 |
Family
ID=7297240
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEM16657A Expired DE958573C (de) | 1952-12-14 | 1952-12-14 | Schaltungsanordnung zur Daempfungsverminderung in Fernmeldeanlagen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE958573C (de) |
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- 1952-12-14 DE DEM16657A patent/DE958573C/de not_active Expired
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