DE1135972B - Schaltung zur Verlagerung eines elektrischen Wechselstromsignals in eine andere Frequenzlage - Google Patents
Schaltung zur Verlagerung eines elektrischen Wechselstromsignals in eine andere FrequenzlageInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
S67471IXd/21a4
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
München 2, Witteisbacherplatz 2
Dipl.-Ing. Max Schlichte, München,
ist als Erfinder genannt worden
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
209 639/273
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)
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
© 209 639/273 8.62
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