DE1135972B - Schaltung zur Verlagerung eines elektrischen Wechselstromsignals in eine andere Frequenzlage - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

S67471IXd/21a⁴

ANMEt₁DBTAG: BEKANNTMACHUNG

DER ANMEtDVNO UNDAUjSOABS DER AÜSLEGESCHftlFT!

8. MÄRZ 1960

6. SEPTEMBER 1962

In Vermittlungssystemen, die auf dem Zeitmultiplexprinzip beruhen, wird eine Reihe von Nachrichtenkanälen auf einer gemeinsamen Multiplexleitung gebündelt. Hierbei erfolgt eine impulsweise Zuführung und Weitergabe der einzelnen Nachrichten, indem die einzelnen Verbindungswege über periodisch betätigte Schalter an die Multiplexleitung angeschlossen werden. Die Betätigung der Schalter erfolgt derart, daß jeweils nur eine Verbindung durchgeschaltet ist, wobei also momentan nur jeweils die beiden Schalter geschlossen sind, über welche diebetreffende Nachricht zugeführt bzw. weitergeleitet wird. Der Nachrichtenfluß kann dabei in beiden Richtungen vor sich gehen.

Bei der Art der impulsweisen Abtastung der jeweils zu übertragenden Nachricht entsteht bekanntlich ein Frequenzspektruir^ bei dem symmetrisch zu der Abtastfrequenz (d> h. der Frequenz, mit der die Schalter periodisch geschlossen werden) und deren Oberwellen Seitenbänder vorhanden sind, welche dem abgetasteten Nachrichtenband entsprechen. Gemäß der deutschen Auslegeschrift 1023 801 kann man mit Hilfe von Bandfiltern bestimmte Seitenbänder aussieben und auf diese Weise eine Frequenzumsetzung des abgetasteten Naehrichtenbandes erzielen, wobei die Abtastfrequenz mindestens doppelt so hoch ist wie die Differenz aus der höchsten und der niedrigsten Signalfrequenz. Bei diesem Verfahren zur Umsetzung von Frequenzbändern läßt sich jedoch nur ein geringer Teil der in dem jeweils umzusetzenden Nachrichtenband enthaltenen Energie übertragen, da diese Energie infolge der impulsweisen Abtastung nur bruchteilsweise erfaßt wird, d. n., das Verfahren arbeitet mit beträchtlicher Dämpfung. Zum Ausgleich dieser Dämpfung müssen Verstärker vorgesehen werden, weshalb die Anwendung des bekannten Verfahrens für Zweidrahtbetrieb mit Schwierigkeiten verbunden ist,

Die anschließend beschriebene Erfindung eröffnet einen Weg, bei dem bekannten Verfahren der Frequenzuöisetzung eine Dämpfung praktisch zu vermeiden und damit dieses Verfahren insbesondere auch für Zweidrahtbetrieb vorteilhaft anwendbar zu machen. Zugrunde liegt der Erfindung eine Schaltung zur Verlagerung eines elektrischen Wechselstromsignals in eine aödere Frequenzlage unter Verwendung eines mit einer Frequenz, die mindestens doppelt so hoch ist wie die höchste Differenzfrequenz aus der höchsten und der niedrigsten Signalfrequenz, betätigten Schalters, dem ein Bandfilter vor- und ein Bandfilter nachgeschaltet ist, wobei der Durchlaßbereich der Bandfilter jeweils einem der Seitenbänder Schaltung zur Verlagerung

eines elektrischen Wechselstromsignals

in eine andere Frequenzlage

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Max Schlichte, München,
ist als Erfinder genannt worden

entspricht, die beim Schaltvorgang entstehen. Diese Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter ein an sich bekannter Schaltkreis verwendet ist, in welchem der Schalter über eine Längsinduktivität zwei Querkapazitäten verbindet, wobei diese Bauelemente und die Schaltdauer so festgelegt sind, daß ein Ladungsaustausch zwischen den Kapazitäten in Form einer Halbschwingung vor sich geht.

Der erfindungsgemäß verwendete bekannte Schaltkreis, wie er in der »Nachrichtentechnischen Zeitschrift«, 1957, S. 341, beschrieben ist, beruht auf dem Prinzip, jeweils in den Schaltpausen in Speicherkondeasatoren, die dem Schalter vor- bzw. nachgeschaltet sind, Energie zu speichern und während der Schaltzeit in Form einer Halbschwingung auf den jeweils anderen Kondensator hinüberpendeln zu lassen. Zu diesem Zweck wird der Schalter in Reihe mit einer Längsmduktivität zwischen zwei als Speicherkondensatoren dienende Querkapazitäten geschaltet, wobei diese Bauelemente unter Berücksichtigung der Schaltdauer so gewählt sind, daß während des geschlossenen Zustandes des Schalters ein Ladungsaustausch zwischen den Kondensatoren stattfindet, der ia Form einer Halbschwingung vor sich geht. Auf diese Weise pendelt die auf einem Kondensator vorhandene Energie während der Sehaltdauer auf

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den anderen Kondensator über,.so daß ein Austausch der insgesamt zur Verfügung stehenden Energie stattfindet. Dieser Vorgang kann sich gleichzeitig in beiden Übertragungsrichtungen abspielen. Diesen Schaltkreis hat man bisher nur in der Vermittlungstechnik, und zwar nur derart angewendet, daß dabei die Frequenzlage des dem Schaltkreis zugeführten Nachrichtenbandes erhalten blieb, d.h., es fand keine Frequenzverlagerung statt. .Überraschenderweise hat sich nun

wendungsfall an Stelle des Bandpasses BPl einen Tiefpaß vorsehen, der jedoch im Prinzip auch einen Bandpaß darstellt. Sollen aus dem in der Fig. 2 dargestellten Frequenzspektrum andere Frequenzbänder 5 übertragen und umgesetzt werden, so sind entsprechend abgestimmte Bandpässe in der Schaltung gemäß Fig. 1 vorzusehen.

Das vorstehend beschriebene Umsetzungsprinzip läßt sich vorteilhaft^! dazu verwenden, verschiedene

gezeigt, daß man den vorstehend beschriebenen be- ίο Nachrichtenkanäle auf einem gemeinsamen Überkannten Schaltkreis auchverwendenikann, wenn es sich tragungsweg zu bündeln. Ein Ausführungsbeispiel um eine Frequenzumsetzung handelt, d.h., der Schalt- hierfür zeigt die Fig. 3. Die dargestellte Schaltung gekreis ist in der Lage, die Energie eines Nachrichten- stattet die Zusammenfassung dreier niederfrequenter bandes an ein Bandfilter abzugeben, das auf das um- Nachrichtenkanäle auf einem gemeinsamen Übergesetzte Frequenzband abgestimmt ist und das dann 15 tragungsweg W, wobei eine Übertragung in beiden in der umgesetzten Frequenzlage das Nachrichten- Richtungen erfolgen kann. Die niederfrequenten Kaband praktisch dämpfungsfrei abgibt. näle speisen in der einen Übertragungsrichtung die

Eine nach diesem Prinzip aufgebaute Schaltung Tiefpässe TPl₁ TP 2, TP 3, denen die Schaltkreise zeigt die Fig. 1. Sie enthält den periodisch betätigten eingangs erwähnter Bauart, von denen nur die Schal-Schalter T einer geeigneten Bauart, z.B. kann es sich 20 ter Tl, T2 und Γ3 gezeichnet sind, nachgeschaltet um einen Richtleiter- oder Transistorschalter han- sind. Diese Schalter tasten das ihnen zugeführte dein. In Reihe zu dem Schalter liegt die Induktivi- ■ Frequenzband zweckmäßig im gleichen Rhythmus, tat Lt. Zu beiden Seiten dieser Anordnung ist jeweils weil man in diesem Falle mit einer gemeinsamen ein Bandpaß BPl und BP2 angeschlossen. Von Pulsquelle auskommt. Es ist aber auch möglich, für diesen Bandpässen bilden die Kondensatoren C1 und 25 jeden Schalter Tl bis Γ 3 eine eigene Tastfrequenz C 2 zusammen mit der Induktivität Lt einen Schwing- zu wählen. Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß kreis, in welchem sich die eingangs erwähnte Um- bei der Tastung der einzelnen Frequenzbänder keine ladung in Form einer Halbschwingung abspielt, wenn Seitenbänder entstehen, welche zwei Seitenbänder der Schalter T geschlossen ist. Der eingangs er- eines der anderen Frequenzspektren überdecken. Das wähnte Schaltkreis wird hier durch die Kondensa- 30 z.B. vom Schalter Tl erzeugte Frequenzspektrum toren Cl und C 2, die Induktivität Lt und den Schal- . darf also keine Seitenbänder aufweisen, welche zweiter T gebildet, wobei die Kondensatoren Cl und C 2 seitige Bänder der von den Schaltern Γ 2 und Γ 3 gegleichzeitig Bestandteile der an den Schaltkreis an- lieferten Frequenzspektren überdecken. Diese Vorgeschlossenen Bandfilter sind. schrift wird automatisch eingehalten, wenn die drei Die beiden Bandpässe BPl und BP2 sind so auf- 35 Schalter Tl bis Γ3 mit der gleichen Tastfrequenz gebaut, daß sie jeweils ein Seitenband aus dem Fre- arbeiten und den Tiefpässen TPl bis TP 3 die quenzspektrum hindurchlassen, das beider Abtastung gleichen Frequenzbänder zugeführt werden. Aus dem des umzusetzenden Frequenzbandes entsteht. jeweils entstehenden Frequenzspektrum sieben die Ein solches Frequenzspektrum ist in der Fig. 2 in Bandpässe BPl, BP 2 und BP 3 jeweils ein einzelnes Form eines Diagramms dargestellt. Es zeigt beider- 40 Band aus, so daß die Übertragungsleitung W mittels seits der Tastfrequenz /0 und deren Oberschwingun- drei sich nicht überlappender Bänder gespeist wird, gen 2/0, 3/0 . . . jeweils zwei Seitenbänder, die aus Diese Bänder werden damit ohne gegenseitige Stödem Frequenzband Sl durch Abtastung mit der rung übertragen und am Empfangsort in entsprechen-Tastfrequenz /0 entstanden sind. Die in der Fig. 1 der Weise getrennt, indem aus dem ankommenden beschriebene erfindungsgemäße Schaltungsanordnung 45 Frequenzgemisch die einzeln übertragenen Bänder mit ist nun in der Lage, die in der Fig. 2 dargestellten Hilfe der Bandpässe BP 4, BP 5 und BP 6 ausgesiebt Frequenzbänder beliebig ineinander umzusetzen. werden. Diese Bandpässe speisen die Schalter Γ 4, Wird beispielsweise dem entsprechend eingestellten Γ 5 und T 6, welche wieder zu den eingangs erwähn-Bandpaß BPl das Frequenzband 51 zugeführt und ten Schaltkreisen gehören. Den Schaltern T 4 bis T β ist der Bandpaß BP 2 auf das Frequenzband S 2 ab- 50 sind die Tiefpässe ΓΡ4, TPS und TP 6 nachgeschalgestimmt, so ergibt sich unter der bereits erwähnten tet, welche dann die ursprünglich zugeführten nieder-Voraussetzung, daß der Schalter T im Zusammen- frequenten Bänder abgeben.

wirken mit der Induktivität Lt und den Kondensa- An einem Zahlenbeispiel sei die Wirkungsweise

toren C1 und C 2 die beschriebene Umladung be- der Schaltung gemäß Fig. 3 erläutert. Den Tiefpässen wirken, am Ausgang des Bandpasses BP 2 das Fre- 55 TP1 bis ΓΡ3 werden je die Frequenzbänder 0 bis quenzband 52, wenn der Bandpaß BPl mit dem 3,4 kHz zugeführt. Die Abtastung mittels der Schal-Frequenzband 51 gespeist wird. Eine entsprechende ter Tl bis Γ 3 erfolgt durch eine Tastfrequenz von Frequenzumsetzung ergibt sich, wenn man diese 1OkHz. Aus den entstehenden Frequenzspektren Schaltung in umgekehrter Richtung mit dem Fre- sieben die Bandpässe BPl, BP 2 und BP 3 der Reihe quenzband 52 speist. In diesem Fall stellt sich am 60 nach die Frequenzbänder 6,6 bis 1OkHz, 16,6 bis Bandpaß BPl das Frequenzband 51 ein. Insbeson- 2OkHz und 26,6 bis 3OkHz aus. Diese Frequenzdere ist es möglich, diese Umsetzung in beiden Rieh- bänder werden einzeln von den Bandpässen BP 4 bis tungen gleichzeitig vorzunehmen, was für Zweidraht- BP6 übertragen, so daß den Schaltern TA, T5 und verbindungen unerläßlich ist. T 6 jeweils eines der umgesetzten Frequenzbänder

Bei dem vorstehend betrachteten Beispiel wurde 65 zugeführt wird, die dann unter dem Einfluß dieser für das Frequenzband .51 ein Band gewählt, das ein- Schalter im Zusammenwirken mit den Tiefpässen seitig praktisch bei der Frequenz 0 anschließt. In- TP 4 bis TP 6 in die ursprüngliche Lage zurückverfolgedessen würde man für den tatsächlichen An- setzt werden.

Die Schaltung wirkt aus Gründen ihres symmetrischen Aufbaues in der gleichen Weise, wenn man sie in umgekehrter Richtung, betreibt.

Eine besonders vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Prinzips ergibt sich im Zusammenhang mit Vermittlungssystemen, die nach dem eingangs beschriebenen Zeitmultiplexprinzip arbeiten. In diesen Systemen ist die Voraussetzung, daß die einzelnen Nachrichtenkanäle getastet werden, ohne weiteres erfüllt. Zweckmäßig faßt man also die in diesen Systemen vorgesehenen Schaltkreise mit entsprechenden Bandpässen zusammen.

Ein Anwendungsfall hierfür sei an Hand der Fig. 4 beschrieben. Diese stellt einen Teil eines Zeitmultiplexsystems dar. An die Zentrale Z des Vermittlungssystems sind eine Reihe von Teilnehmern angeschlossen, von denen die Teilnehmer R1 bis R12 dargestellt sind. Diese Teilnehmer gehören zu einer Gruppe, welche über eine gemeinsame Verbindungsleitung W mit der Zentrale verbunden ist. Ein solcher Aufbau empfiehlt sich insbesondere dann, wenn es sich um eine von der Zentrale weit entfernt liegende Teilnehmergruppe handelt, da in diesem Fall erheblich an Kabelmaterial gespart werden kann. Die Zusammenfassung der von und zu den Teilnehmern führenden Verbindungswege erfolgt nach dem erfindungsgemäßen Prinzip. Dabei wird noch eine Einsparung an Kanälen vorgenommen, da immer nur ein Teil der Teilnehmer Rl bis R12 an einer Nachrichtenverbindung beteiligt ist. Diese Einsparung wird auf folgende Weise bewirkt. Es sind zwölf Teilnehmer über Tiefpässe TP und Schalter Tl bis Γ12 an eine Multiplexleitung Ml angeschlossen. Von den Schaltern Tl bis Γ12 können höchstens drei betätigt werden, so daß also maximal drei Teilnehmer sprechen können. Die betreffenden Schalter werden dabei mit gleicher Tastfrequenz, jedoch unterschiedlicher Phasenlage betätigt. Es stehen hierfür insgesamt drei Phasenlagen zur Verfügung. Diese Art der Anschaltung der Teilnehmer an die Multiplexleitung Ml erfolgt nach bekannten, bei Zeitmultiplexvermittlungssystemen angewendeten Methoden. Auf diese Weise werden die drei innerhalb der Teimehmeirgruppe möglichen Verbindungen auf der Multiplexleitung Ml zusammengefaßt. Die Weiterführung der einzelnen Verbindungen erfolgt über drei weitere Schalter Γ13, Γ14, Γ15, denen jeweils eine der drei gegebenen Phasenlagen fest zugeordnet ist. Diesen Schaltern sind die Bandpässe SPl, SP 2 und SP 3 nachgeordnet, welche jeweils ein individuelles Seitenband aus dem durch die Schalter erzeugten Frequenzspekfcrum aussieben und auf der Übertragungsleitung W zusammenfassen. Diese überträgt ohne gegenseitige Störung die drei Kanäle, die in der Zentrale Z in entsprechender Weise über die Bandpässe BP 4, SP 5 und SP 6 aufgegabelt werden. Mit Hilfe der Schalter T16 bis Γ18 erfolgt die Anschaltung an eine Multiplexleitung M 2, auf der dann die Nachricht wieder in der gleichen Form steht wie auf der Multiplexleitung Ml. Zu beachten ist dabei, daß die Schalter Γ16 bis Γ18 im wesentlichen mit der gleichen Tastfrequenz betätigt werden wie die Schalter Γ13 bis T15. Eine Abweichung in der Tastfrequenz drückt sich in einer entsprechenden Frequerverschiebung aus. Die von der Multiplexleitung M 2 weitergehende Übertragung erfolgt dann über weitere Schalter T19, T 20 usw. gemäß den bei Zeitmultiplexvermittlungssystemen üblichen Methoden. Bei den Schaltern Tl bis T 20 usw. handelt es sich um Bestandteile der eingangs erwähnten Schaltkreise. Es sei noch darauf hingewiesen, daß auch bei der Schaltung gemäß Fig. 4 selbstverständlich eine Übertragungsmöglichkeit in beiden Verkehrsrichtungen erfolgen kann.

Der Vorteil der Schaltung gemäß Fig. 4 liegt vor allen Dingen in folgenden Merkmalen begründet: Geht man von der immer mehr angestrebten Zusammenfassung von Teilnehmergruppen außerhalb der eigentlichen Zentrale aus, so ergibt sich als zusätzlicher Aufwand, den das erfindungsgemäße Prinzip mit sich bringt, die Anwendung von Bandpässen an Stelle von Tiefpässen, die sonst vorgesehen sein müßten. Dieser Zusatzaufwand ist jedoch gering. Ihm steht ein erheblicher Gewinn gegenüber, nämlich die Einsparung an sonst erforderlichen Verbindungsleitungen zwischen der Teilnehmergruppe und der Zentrale Z. Würde man nämlich an Stelle der Bandpässe, wie üblich, Tiefpässe vorsehen, so mßten drei getrennte Verbindungsleitungen vorhanden sein, während man bei Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips mit einer einzigen Leitung auskommt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Verlagerung eines elektrischen Wechselstromsignals in eine andere Frequenzlage unter Verwendung eines mit einer Frequenz, die mindestens doppelt so hoch ist wie die Differenz aus der höchsten und der niedrigsten Signalfrequenz, betätigten Schalters, dem ein Bandfilter vor- und ein Bandfilter nachgeschaltet ist, wobei der Durchlaßbereich der Bandfilter jeweils einem der Seitenbänder entspricht, die beim Schaltvorgang entstehen, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter ein an sich bekannter Schaltkreis verwendet ist, in welchem der Schalter über eine Längsinduktivität zwei Querkapazitäten verbindet, wobei diese Bauelemente und die Schaltdauer so festgelegt sind, daß ein Ladungsaustausch zwischen den Kapazitäten in Form einer Halbschwingung vor sich geht.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querkapazitäten in bekannter Weise Bestandteile der Bandfilter sind.

3. Verwendung einer Schaltung nach Anspruch 1 oder 2 in Trägerfrequenzsystemen, die mehrere Umsetzungswege mit Bandfütern und dazwischenliegenden Schaltkreisen enthalten, welche auf ihrer einen Seite an dem einen Ende eines gemeinsamen Übertragungsweges liegen, dessen anderes Ende an entsprechend aufgebaute Umsetzungswege angeschlossen ist (Fig. 3).

4. Verwendung einer Schaltung nach Anspruch 1 oder 2 zur Verbindung einer Teilnehmergruppe mit der Zentrale eines Zeitmultiplex-Verrnittmngssystems, bei der die einzelnen Teilnehmer der Gruppe in an sich bekannter Weise über Tiefpässe und periodisch betätigte Schalter an eine Multiplexleitung angeschlossen sind, von der über weitere periodisch betätigte Schalter und daran angeschlossene Bandpässe die Verbindung zur Zentrale über eine gemeinsame Verbindungsleitung führt, an die in der Zentrale

entsprechende Bandpässe angeschlossen sind, welche über periodisch betätigte Schalter eine weitere zur Zentrale gehörende Mültiplexleitüng speisen, wobei die Schalter jeweils Bestandteile der Schaltkreise sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Ni. 1023 801; Nächrichtentechnische Zeitschrift, 1957, H. 7,

S. 341.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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