DE1152728B

DE1152728B - Gabelschaltung fuer Nachrichtenuebertragungsanlagen

Info

Publication number: DE1152728B
Application number: DES75209A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Max Schlichte
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-08-07
Filing date: 1961-08-07
Publication date: 1963-08-14
Also published as: US3227812A; BE621155A; CH409025A; GB965027A; NL280765A

Description

Die Erfindung betrifft eine Gabelschaltung für Nachrichtenübertragungsanlagen, mit der ein Sende- und ein Empfangskanal in einen für beide Ubertragungseinrichtungen gemeinsamen Übertragungskanal über ein Verstärkerelement, ζ. B. eine Röhre, zusammengeführt werden können, wobei der Empfangskanal gegenüber dem Sendekanal entkoppelt ist und im Kathodenzweig des Verstärkerelements ein Widerstand liegt.

Die in der Nachrichtentechnik gebräuchlichen Gabelschaltungen bestehen im allgemeinen aus Induktionsspulen, die so geschaltet sind, daß zwei Klemmenpaare gegenseitig entkoppelt sind. Derartige Gabelschaltungen haben, selbst wenn die Induktionsspulen als verlustlos angenommen werden, eine Mindestdämpfung von 0,35 Neper. Es werden also, wenn zwei Fernsprechapparate mit derartigen Gabelschaltungen über eine verlustlose Leitung verbunden sind, die Sprechspannungen mindestens mit 0,7 Neper gedämpft. Tatsächlich ist die Dämpfung aber wegen der Verluste in den Gabelübertragern größer, sie beträgt etwa 0,9 bis 1,2 Neper.

Weiter ist die Zusammenschaltung von Sende- und Empfangskanal auf einen gemeinsamen Kanal über eine Verstärkerschaltung bekannt, wobei mittels Potentiometer eine elektrisch neutrale Anschaltung des Empfangskanals eingestellt wird. Hierdurch treten jedoch zusätzliche Verluste durch die Brückenschaltung auf.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Gabelschaltung für Nachrichtenübertragungsanlagen, mit der ein Sende- und Empfangskanal in einen für beide Übertragungsrichtungen gemeinsamen Übertragungskanal zusammengeführt werden können, wobei der Empfangskanal gegenüber dem Sendekanal entkoppelt ist, mit wesentlich geringerer Dämpfung geschaffen.

Die erfindungsgemäße Gabelschaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemmen für den Sendekanal mit den Anschlußklemmen für den gemeinsamen Übertragungskanal über ein Verstärkerelement nach Art einer Gitterbasisstufe, in dessen Kathodenzweig ein Widerstand angeordnet ist, verbunden sind, daß der Widerstandswert des Widerstandes etwa dem Eingangsscheinwiderstand des gemeinsamen Übertragungskanals entspricht und daß die mit dem Kathodenzweig verbundene Anschlußklemme für den Sendekanal und die mit den Anodenzweig verbundene Anschlußklemme für den gemeinsamen Übertragungskanal die Anschlußklemmen für den Empfangskanal bilden.
Mit derartigen Gabelschaltungen kann die Dämp-Gabelschaltung
für Nachrichtenübertragungsanlagen

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

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

fung zwischen den elektroakustischen Wandlern zweier Fernsprechstationen um etwa 0,7 bis 1 Neper verringert werden. Der Spannungsverlust ist bei solchen Gabelschaltungen somit nur halb so groß wie bei den bisher gebräuchlichen Gabelschaltungen, und der Leistungsverlust beträgt nur ein Viertel des Verlustes der gebräuchlichen Gabelschaltungen.

Die Erfindung wird an Hand von vier Figuren näher erläutert.

Fig. 1 stellt die erfindungsgemäße Gabelschaltung unter Verwendung eines Transistors als Verstärkerelement im Prinzip dar;

Fig. 2 zeigt ihre Verwendung in einer Rückhördämpfungsschaitung bei Fernsprechstationen;

Fig. 3 und 4 zeigen Beispiele für die Speisung des Verstärkerelementes der Gabelschaltung.

Die erfindungsgemäße Gabelschaltung nach Fig. 1 besteht aus den Anschußklemmen 51, 52 für den Sendekanal SK, den Anschlußklemmen El, El für den Empfangskanal EK und den Anschlußklemmen Gl, G 2 für den gemeinsamen Übertragungskanal GK. Die Anschlußklemmen für den Sendekanal und für den gemeinsamen Übertragungskanal sind über das Verstärkerelement T, einen in Basisschaltung betriebenen Transistor, in dessen Emitterzweig sich der Widerstand iV befindet, miteinander verbunden. Als Anschlußklemmen für den Empfangskanal dienen die mit dem Emitterzweig verbundene Anschlußklemme 51 für den Sendekanal und die mit dem Kollektorzweig verbundene Anschlußklemme Gl für den gemeinsamen Übertragungskanal.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Gabelschaltung sind in Fig. 1 auch die Innenwiderstände der einzelnen Kanäle dargestellt, die mit Al, RZ und Z bezeichnet sind. Außerdem sind die Spannun-

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genwl, Ml—u2, w2 zwischen den Klemmenpaaren für die einzelnen Kanäle veranschaulicht.

Werden für das Verstärkerelement T der Gabelschaltung ideale Eigenschaften angenommen, dann ist die Eingangsspannung u 1 gleich der Ausgangsspannung u 2, wenn sich der Widerstandswert des Widerstandes N von dem Widerstandswert des Widerstandes Z nicht unterscheidet. Es ist also

wenn

Ml = u2,

N=Z.

Ein zwischen dem Eingang und dem Ausgang geschalteter Verbraucher, also ein an die Klemmen E1, El des Empfangskanals angeschlossener Widerstand R2 erhält dann keine Spannung. Der Emitterwiderstand N übernimmt bei der erfindungsgemäßen Gabeisohaltung die Funktion der Leitungsnachbildung.

Für den Brückenabgleich sind die Widerstandswerte Rl und R2 des Sende- und Empfangskanals belanglos; sie bestimmen jedoch die Leistungs- und Leitungsanpassung der Gabelschaltung, wie weiter unten gezeigt werden wird.

Die für ideale Transistoreigenschaften gefundene Abgleichbedingung (2) bedarf bei Verwendung eines Transistors der Steilheit S und der Stromverstärkung α einer Korrektur. Die Abgleichbedingung lautet für diesen Fall:

Maximum, wenn erstens der gemeinsame Übertragungskanal reflexionsfrei an die Gabelschaltung angeschlossen ist, wenn also der Innenwiderstand der Gabelschaltung an den Wellenwiderstand Z des gemeinsamen Übertragungskanals angepaßt ist, und zweitens wenn über den reflexionsfrei angeschlossenen Übertragungskanal ein möglichst großer Teil der vom Mikrofon abgebbaren Leistung zum Hörer der Gegenstation gelangt. Wenn mit Ri der Innenwiderstand der Gabelschaltung bezeichnet wird und mit L die vom Mikrofon abgebbare Leistung, wenn außerdem alle auf den Wellenwiderstand Z des gemeinsamen Übertragungskanals bezogenen Größen mit einem Strich bezeichnet sind, dann ergeben die vorgenannten beiden Bedingungen die folgenden Dimensionierungsvorschriften für den Widerstand R1 bzw. den Widerstand R 2 des Sende- bzw. Empfangskanals. Der Innenwiderstand der Gabelschaltung ist

/?7

_ =i?r + Ä2'(l

(2a)

Bei Leistungsanpassung entsprechend der erstgenannten Bedingung

— = 1 (4)

resultiert zwischen dem Widerstand R1 des Sendekanals und dem Widerstand R 2 des Empfangskanals die folgende Beziehung:

1 + RV

Der Wert für den Emitterwiderstand N weicht aber auch hier nur um wenige Prozente von dem Widerstandswert Z des gemeinsamen Übertragungskanals ab.

Die Abgleichfoedingung für eine Entkopplung des Empfangskanals gegenüber dem Sendekanal entsprechend Gleichung (2) bzw. (2 a) enthält lediglich eine Vorschrift für die Größe des Emitterwiderstandes N. Sie ist für beliebige Widerstände R1 des Sendekanals und beliebige Widerstände R 2 des Empfangskanals erfüllt, wenn nur der Emitterwiderstand N die vorgeschriebene Größe hat. Es ist jedoch zweckmäßig, die Innenwiderstände des Sende-und Empfangskanals nicht frei zu wählen. Eine gegenüber den gebräuchlichen Gabelschaltungen geringere Dämpfung wird nämlich nicht für beliebige Werte dieser Widerstände erzielt. Je nach Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Gabelschaltung müssen die Widerstände des Sende- und Empfangskanals dimensioniert werden.

Als Beispiel für eine Dimensionierungsvorschrift dient der in Fig. 2 dargestellte Anwendungsfall. Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist angenommen, daß zwei Fernsprechstationen STl und ST 2, die jeweils mit einer eine erfindungsgemäße Gabelschaltung enthaltenden Rückhördämpfungsschaltung ausgestattet sind, über eine verlustlose Fernmeldeleitung FL miteinander verbunden sind. Es besteht bei derartigen Schaltungen der Wunsch, daß bei Entkopplung von Hörer H und Mikrofon M der einen Station möglichst viel der Sprachenergie eines Mikrofons zu dem Hörer der Gegenstation gelangt. Hieraus resultieren Dimensionierungsvorschriften für die Widerstandsgröße des Sende- bzw. Empfangskanals, in diesem Fall für die Widerstandsgröße des Mikrofons bzw. des Hörers der Stationsschaltungen.

Die vom Mikrofon einer Station auf den Hörer der Gegenstation übertragene Sprachenergie erreicht ein

Die vom Sendekanal an den gemeinsamen Kanal abgegebene Sprechleistung beträgt

Tl _

ARV

(1 + Al')

Hiervon nimmt der Empfangskanal der Gegenstation den Teil

L'

auf. Aus den Gleichungen (6) und (7) resultiert für die Dämpfung der Sprechverbindung

1 . L I₁ 1 Äl' + l ,„

a = — In = — In , (8)

2 LE 2 ARV RV-I

die für

R V = ]/2 -1 = 0,414

ein Minimum wird. Die Gleichung (9) in Gleichung (6) eingesetzt liefert

Rl' = RV = 0,414.

(10)

Bei einem Wellenwiderstand Z = 600 Ω ergeben sich somit als Widerstände für den Sende- und Empfangskanal
Rl = i?2 = 248O. (11)

Bei diesen Widerständen hat die Sprechverbindung eine Dämpfung von

a= In = 0,18 Neper.

2RV

Das aus der Leistungsbetrachtung gewonnene Dämpfungsminimum ist sehr flach ausgebildet. Kleine

Abweichungen der Widerstandswerte des Sende- und Empfangskanals vom Sollwert ergeben keine wesentlichen Dämpfungsänderungen. Die Gabelschaltung eignet sich somit besonders gut für Rückhördämpfungsschaltungen in Fernsprechstationen, die mit den üblichen elektroakustischen Wandlern bestückt sind. Bei diesen ist der Widerstand des Sendekanals R1 etwa 200 Ω und der Widerstand des Empfangskanals R2 etwa 300 Ω .

Fig. 3 stellt ebenso wie Fig. 2 die Anwendung der erfindungsgemäßen Gabelschaltung in einer Rückhördämpfungsschaltung für Fernsprechstationen dar. An die Anschlußklemmen für den Sendekanal ist das Mikrofon M angeschaltet, an die Anschlußklemmen für den Empfangskanal der Hörer H und an die Anschlußklemmen für den gemeinsamen Übertragungskanal die Femmeldeleitung FL. Ergänzend zu der in Fig. 2 veranschaulichten Ausfuhrungsform ist in Fig. 3 auf eine Speisemöglichkeit des als Verstärkerelement verwendeten Transistors T hingewiesen. Es sei angenommen, daß die Speisespannung über die Fernmeldeleitung FL aus einer Zentralbatterie zugeführt werde. Die Gleichspannung für die Basis des Transistors kann dann beispielsweise an einem aus dem Widerstand Wl und der ZenerdiodeZD bestehenden Spannungsteiler abgegriffen werden. Die Zenerdiode stellt hierbei für die Sprechspannungen einen vernachlässigbaren kleinen Widerstand dar.

Die Schaltung nach Fig. 3 eignet sich insbesondere für kleine Schleifenströme, also Schleifenströme, wie sie in elektronischen Vermittlungsanlagen vorkommen.

Die in Fig. 4 dargestellte Schaltungsanordnung, in welcher ebenfalls die Speiseschaltung für den als Verstärkerelement verwendeten Transistor T ausgeführt ist, gestattet die Entnahme eines größeren Schleifen-Stroms. Sie ist verwendbar für die herkömmlichen Vermittlungsanlagen. Hier ist ein Teil des Schleifenstroms direkt über die elektroakustischen Wandler geführt. Die Basisspannung wird mittels eines hochohmigen Widerstandes Wb an einem Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen des Mikrofons M und des Hörers H und eines weiteren Widerstandes W 2, abgegriffen. Der Widerstand W 2 ist für die Sprechströme durch einen Kondensator C 2 überbrückt, und die Basis des Transistors T liegt wechselspannungsmäßig über den Kondensator C 3 am Verbindungspunkt von Fernleitung FL und Mikrofon M.

Das Verstärkerelement kann bei der Gabelschaltung nach der Erfindung zusätzlich zu anderen Zwekken ausgenutzt werden, vorzugsweise zur Verstärkung des ankommenden Rufs, zur Erzeugung von Ruffrequenzen oder als Schalter.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gabelschaltung für Nachrichtenübertragungsanlagen, mit der ein Sende- und ein Empfangskanal in einen für beide Übertragungseinrichtungen gemeinsamen Übertragungskanal über ein Verstärkerelement, z. B. eine Röhre, zusammengeführt werden können, wobei der Empfangskanal gegenüber dem Sendekanal entkoppelt ist und im Kathodenzweig des Verstärkerelements ein Widerstand liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemmen (51, 52) für den Sendekanal (SK) mit den Anschlußklemmen (Gl, G 2) für den gemeinsamen Übertragungskanal (GK) über das Verstärkerelement (T) in Gitterbasisschaltung verbunden sind, daß der Widerstandswert des Widerstandes (N) im Kathodenzweig etwa dem Eingangsscheinwiderstand des gemeinsamen Übertragungskanals entspricht und daß die mit dem Kathodenzweig verbundene Anschlußklemme (51) für den Sendekanal und die mit dem Anodenzweig verbundene Anschlußklemme (Gl) für den gemeinsamen Übertragungskanal die Anschlußklemmen (El, E 2) für den Empfangskanal (EK) bilden (Fig. 1).

2. Gabelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkerelement aus einem Transistor (T) in Basisschaltung besteht, dessen Emitterzweig dem Kathodenzweig und dessen Kollektorzweig dem Anodenzweig entspricht (Fig. 1).

3. Gabelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf den Wellenwiderstand des gemeinsamen Übertragungskanals bezogene Widerstandswert des Innenwiderstandes des Sendekanals und des Eingangswiderstandes des Empfangskanals je etwa ]/Y — 1 — 0,414 beträgt.

4. Gabelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung des Verstärkerelementes (T) aus einer zentralen Speisespannungsquelle über den gemeinsamen Übertragungskanal (FL) erfolgt (Fig. 3 und 4).

5. Gabelschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichpotential für die Gitter- bzw. Basiselektrode des Verstärkerelementes (T) an einem zwischen den beiden Adern des gemeinsamen Übertragungskanals (FL) angeordneten Spannungsteiler (PFl, ZD) abgenommen ist (Fig. 3).

6. Gabelschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand des Spannungsteilers aus einer Zenerdiode (ZD) besteht (Fig. 3).

7. Gabelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ihre Anwendung als Rückhördämpfungsischaltung in Fernsprechapparaten (Fig. 2 bis 4).

8. Gabelschaltung nach Anspruch 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromwiderstände von Mikrofon (M) und Hörer (H) zusammen mit einem ohmschen Widerstand (W 2) als Spannungsteiler dienen (Fig. 4).

9. Gabelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkerelement zusätzlich zu anderen Zwecken, vorzugsweise zur Verstärkung des ankommenden Rufs, zur Erzeugung von Ruffrequenzen oder als Schalter, ausgenutzt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 655 557.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen