DE2262237B2 - Kopplerschaltung für die kombinierte Sprachfrequenzübertragung und Gleichstromsignalisierung - Google Patents
Kopplerschaltung für die kombinierte Sprachfrequenzübertragung und GleichstromsignalisierungInfo
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
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- H04B3/02—Details
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Description
IO Symmetnerung von P-- . Ausgangsverbin.
der zweidrahHgen bin ang Durchschaltungs-
.« düngen genügen sowie gaivan chstromsi„nali.
und
und
Ausgang ange-
iXfÄenEdie zwei,»
die Endeinrichtung mit symmen ohne eine wesentliche
dung besteht darin, nsignale in geeigneter
die
ν™»«™«»
eine
45
^K^ M ir·
Sprachbandübertragung unabhan- ^% Unsymmetrie der Endeinrichtung
" n°e teerte' Gleichstrom- und Nieder-
Die Erfindung betrifft einen Koppler zum longitudinalen
Symmetrieren von sprachfrequenten Signalen, die auf seine ersten und zweiten Eingangsanschlüsse gegeben werden, damit er an seinen ersten
und zweiten Ausgangsanschlüssen symmetrierte sprachfrequente Signale abgibt.
Der Bedarf für Schaltungen, die Endeinrichtungen und symmetrierte Kabeleinrichtungen miteinander
koppeln, ist seit langem bekannt. Dieser Bedarf ist dann von größter Bedeutung, wenn die Endeinrichtung,
z. B. eine private Teilnehmereinrichtung, andernfalls den normalen Betrieb dieser Einrichtungen gefährden
würde. In Fällen, in denen die Endeinrichtung sowohl sprachfrequente Signale (300 bis 3000 Hz) als
auch Gleichstromsignale und Signale mit niedrigen Frequenzen (weniger als 20Hz) sendet, muß die
Kopplerschaltung diese Signale in geeigneter Weise beeinflussen, damit sie über die symmetrierte Kabeleinrichtung
übertragen werden kann. Dies muß sogar SrA^St=ng,dg
de^EndSrichtung mit den symmetnerten Kabel-
Gemali der vuiikbw··»"· -.-—- „
ein Koppler Sprachbandsignale in Lat .„,
die von einer geerdeten Quelle für die Übertragung
auf dnem symmetrierten Kabelpaar abgeleitet sind,
« und erwSst zugleich galvanische Direktverbindungen
55 zwischTn der Quelle :»nd dem Kabe paar fur die uber-Wrten
Gleichstrom- und Niederfrequenzsignalisierung
auf. Der Koppler enthält im wesentlichen einen Ssfoimatormifaufgeteilten Primär- undSekundarhn
wicklungen, wobei die zugeordneten Wicklungsabin
ttp entlane der T- und R-Leitung entgegengehset
Un SerieggeSaltet sind; er enthält ein Indukttonsnetzwerk
mit zwei entgegengesetzt in Serie gekoppelten Spulen auf einem gemeinsamen Kern wobei
„. jede Spule die zugeordneten Primär- und Sekundar-5
Wicklungsabschnitte in Serie schaltet die auf den T- und R-Leitungen angeordnet sind, sowie ein
Kapazitätsnetzwerk mit zwei Kondensatoren, deren
gemeinsamer Verbindungspunkt geerdet ist und die in Serie zwischen die aufgeteilten Sekundärwicklungen
gelegt sind,
Gemäß einer speziellen Ausbildung der Erfindung hat der Transformator ein übersetzungsverhältnis
von 1, während seine Wicklungen auf einem Kern aus einer Legierung, die unter dem Warenzeichen
»Permalloy« bekannt ist, gewickelt sind, um einen großen V.'ert Tür die Niederfrequenzinduktanz zu
erzielen und dabei die Niederfrequenzgruppenlaufzeitverzerrung zu verbessern.
Hin Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sie die Verbindung von Endeinrichtung mit den symmetrierten
Kabeleinrichtungen erleichtert.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Verwendung eines »Pcrmalloy«-Kerns eine
verbesserte Niederfrequenz-Gruppenlaufzeitverzerrung bewirkt und außerdem nur relativ wenig Platz
beansprucht.
Eine weitere Eigenschaft der Erfindung ' besteht darin, daß sie sprachfrequente Signale in Längsrichtung
Symmetrien, und zwar unabhängig vom Grad der Unsymmetrie der Endeinrichtung und daß sie gleichzeitig
eine galvanische Direktverbindung für die überlagerte Gleichstrom- und Niederfrequenzsignalisierung
aufweist, während sie nur zwei Eingangs- und Ausgangsanschlußverbindungen erfordert.
Eine andere Eigenschaft der Erfindung besteht darin, daß sie eine wesentlich verbesserte longitudinale
Symmetrierung und Einfügungsdämpfung besitzt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben.
Fig. IA zeigt eine herkömmliche Ubertragungsanordnung,
in der die Endeinrichtung über einen Koppler mit zugeordneten Kabeleinrichtungen verbunden
ist, während
Fig IB zum Definieren der Schleifen und der longitudinalen Signale dient.
F i g. 2 zeigt einen ersten bereits bekannten Koppler.
Fig. 3A bzw. 3B zeigen einen zweiten bereits
bekannten Koppler sowie die zugehörige Ersatzschaltung für Sprachfrequenzen.
F i g. 4A bzw. 4B zeigen einen Koppler gemäß der vorliegenden Erfindung sowie die zugehörige idealisierte
Ersatzschaltung für Sprachfrequenzen, während die
F i g. 4 C bzw. 4 D die Verwendung dieses Kopplers für die gerichtete Schleifengleichstrom- und Niederfrequcnzsignalisierung
bzw. für die doppelgerichtete longitudinale Gleichstrom- und Niederfrequenzsignalisierung
zeigen.
In der F i g. 1A ist eine herkömmliche Übertragungseinrichtung
gezeigt, in der der Koppler 20 als Zwischeneinrichtung zwischen der Endstelle (TE) 10 und
der Telefongesellschaftseinrichtung 30 vorgesehen ist, während der Koppler 20' als Zwischeneinrichtung
zwischen der Endstelle (TE) 10' und derselben Einrichtung 30 dient. Weiterhin verbinden die Leitungen
41 und 42 die Endeinrichtung 10 mit dem Koppler 20, während das symmetrierte Kabelpaar 51-52
den Koppler 20 mit der Einrichtung 30 verbindet. Auf entsprechende Weise verbinden die Leitungen 41'
und 42' die Endeinrichtung 10' mit dem Koppler 20', während das symmetrierte Paar 51'-52' den Koppler
20' mit der Einrichtung 30 verbindet. In üblicher Weise sind die Leitungen 41 und 41' und die Leitungen
51 und 51' als T-Leitungen bezeichnet, während die Leitungen 42 und 42' und die Leitungen 52 und 52'
als K-Leitungen bezeichnet sind.
Koppler wie die Koppler 20 und 20' schützen die Einrichtung der Telefongesellschaft und die Endeinrichtung,
auch private Einrichtung, vor äußeren schädlichen Einflüssen, und sie lassen verschiedene
Arbeitsweisen der Endeinrichtung zu. Die Kopplerschutzschaltung bewirkt einen Blitzschutz, eine Dätapfungsregelung
usw. Eine solche Schutzschaltung ',,. nicht Gegenstand dieser Erfindung und wird deshalb
nicht weiter diskutiert. Außerdem enthält der Koppler Mittel zum Umwandeln der Quellensignale der Endeinrichtung
in eine Form, die mit den Ubertragungserfordernissen der symmetrierten Kabeleinrichtung
kompatibel ist. Die Notwendigkeit, longitudinale, sprachfrequente Signalkomponenten, die über symmetrierte
Kabeleinrichtungen übertragen werden sollen, zu unterdrücken, ist bereits bekannt.
In bestimmten Fällen muß der Koppler die sprachfrequenten Signale, die von der geerdeten Endeinrichtung
kommen, symmetriencn, während er gleichzeitig eine geeignete Einfügungsdämpfung, Gruppenlaufzeitverzerrung
und Impulsverzerrung aufweisen muß. Eine weitere wichtige Anforderung an den Koppler
besteht darin, daß er für die Gleichstrom- und Niederfrequenzsignalisierung
geeignet ist. Neben diesen übertragungstechnischen Bedingungen muß der Koppler
auch noch die Verbindung der Endeinrichtung mit den symmetrierten Kabeleiiirichtungen erleichtern,
z. B. indem er ein Minimum an Eingangs- und Ausgangsanschlüssen erfordert. Beispielsweise erfordern
die derzeitigen Normen zweidrähtige Eingangsund Ausgangsanschlüsse. Es wird erwartet, daß auch
in Zukunft symmetrierte Kabelpaare zum Verbinden der Endeinrichtung mit der Anlage der Telefongesellschaft
verwendet werden und dadurch der derzeitige Bedarf für Koppler der hier beschriebenen Art
zunimmt.
Betrachtet man nun die Fig. 1B, so kann man die
Schleifenspannung folgendermaßen definieren:
^Schleife ~ ^T ~ VR
während die Längsspannung definiert ist als:
wobei VT bzw. VR die Spannungen der Leitungen 51
bzw. 52 zu Erde sind. Die Signalübertragung in Kabelpaar 51-52 soll dann vollkommen Symmetrien
sein, wenn | Vr=- | vR | Φ0, | (3) |
in diesem Fall ist | ^Schleife | = | 2VT | (4) |
= 0.
Ähnlich soll die Signalübertragung im Kabelpaar 51-52 vollkommen longitudinal sein, wenn
dann ist
Hieraus ist ersichtlich, daß ein auf dem Kabelpaar 51-52 erscheinendes Signal dann ein symmetriertes
Sprachbandsignal ist, wenn es einen Frequenzbereich von 300 bis 3000 Hz aufweist und wenn es
ü di dh di
Koppler 60 enthält im wesentlichen einen Transformator 61 mit aufgeteilten Wicklungen und ein geerdetes
Kapazitätsnetzwerk 65. Der Transformator 61 besitzt eine aufgeteilte Primärwicklung, die aus den
bhi 62A d 62ß btht ie
den Spannungsbeziehungen genügt, die durch die 5 Wicklungsabschnitten 62 A und 62ß besteht, eine
Gleichung (3) ausgedrückt werden. In der allgemein aufgeteilte Sekundärwicklung, die aus den Wicklungs-
~ ' " '""-'-· "* abschnitten 63/1 und 63ß besteht sowie ein Kern 64.
Die Primärwicklungsabschnitte 62/4 und 62ß sind
Gleichung (3) g
unsymmetrierten Form, von der die Gleichung (6) einen speziellen Fall darstellt, ist übrigens
Φ 0 und ViiH, φ 0. Diese tritt z. B. dann an
nchlüssen des Kopplers auf wenn
auf dem Kern 64, sich gegenseitig unterstützend, in i id di Abhi 634
en F i g. 3 B und 4 B diskutiert.
Aus den Gleichungen (3) und (6) ist erkennbar, daß ^schleife gleichen und entgegengesetzten Stromfluß in den Leitungen 51 und 52 verursachen will, während Vangs gleichen Stromfluß in gleicher Richtung entlang i 51 d 52 birkt
Aus den Gleichungen (3) und (6) ist erkennbar, daß ^schleife gleichen und entgegengesetzten Stromfluß in den Leitungen 51 und 52 verursachen will, während Vangs gleichen Stromfluß in gleicher Richtung entlang i 51 d 52 birkt
den Eingangsanschlüssen des Kopplers auf, wenn ,o Serie geschallet. Desgleichen sind die Abschnitte 63 Λ
Hie Ieitune42 ceerdet ist, d.h., ist beispielsweise und 63B der Sekundärwicklung, sich gegenseitig
B B K7. n. unterstützend, in Serie geschaltet. Das Kapazitäts-
VR = 0, so ist VscMeifc = VT und Vm„g, - -γ- Dieser netonnxV. 65 enthält den Kondensator 65/1. der den
zweite Spezialfall wird noch im Zusammenhang mit gemeinsamen Anschlußpunkt der Abschnitte 62 A und
denFie 3 B und 4 B diskutiert. 15 63/f mit Erde 53 verbindet, sowie einen Kondensator
e- - - - - — · ">
· · --< <-— j-« 65ß, der auf entsprechende Weise den gemeinsamen
Anschlußpunkt der Abschnitte 62B und 63ß mit Erde
verbindet. Außerdem sind die Leitungen 41 und 42 mit den beiden Eingangsanschlüssen des Kopplers
derTLeitungen 51 und 52 bewirkt. «>
verbunden, welche durch die äußeren Enden der
Da das Kabelpaar 51-52 physikalisch so ausgelegt Abschnitte 62 A und 62ß dargestellt werden, während
ist daß es symmetrisch ist und dabei die übertragung das symmetrierte Paar 51-52 mit den beiden Ausvo'n
longitudinal symmetrierten Sprachbandsignalen gangsanschlüssen des Kopplers verbunden ist, die
gestattet, müssen alle ursprünglich nicht symmetrier- durch die äußeren Enden der Abschnitte 63 A und
ten Sprachbandsignale, die z. B. von der Endeinrich- 25 63ß dargestellt werden.
tunglO kommen, durch den Koppler 20 in den Unter Bezugnahme auf die Fig. 3B wird nun
symmetrischen Zustand umgeformt werden. Er, ist gezeigt, wenn der Koppler 60 symmetrierte sprachjedoch
festzuhalten, daß bei den Einrichtungen in frequente Signale an seinen beiden Ausgangsanschlüsder
Praxis die longitudinalen Sprachbandkompo- sen abgibt, sein Einfügungsdämpfungsverhalten inadnenten
niemals ganz unterdrückt werden; mit anderen 30 äquat ist. Die Einfügungsdämpfung bezieht sich selbst-Worten
ist V13 , innerhalb des Kabefpaares niemals verständlich auf die Dämpfung der Signale, die sich
ganz Null. Da^die longitudinal Symmetrierung so durch das bloße Hinzufügen des Kopplers als Zwiopmp«pn
wird, daß sie auf die relativen Werte von schenglied zwischen die Endeinrichtung und die
der Eingangsseite des Kopplers und V„la„gs Einrichtung der Telefongesellschaft ergibt. In F i g. 3 B.
isonnowpite des KoDolers bezogen ist. muß 35 die ein idealisiertes Ersatzschaltbild des Kopplers 60
für das Sprachfrequenzband darstellt, wurde angenommen, daß die geerdeten Kondensatoren 65 A und
65B im Sprachband im wesentlichen als Kurzschluß-
^ ^ verbindungen zu sehen sind, daß sich der Transzeitig
für die Gleichstrom- und Niederfrequenzsignali- 40 formator 61 ideal verhält und daß der innere Widersierung
geeignet ist, ist in der F i g. 2 gezeigt. Der stand der Quelle 66 vernachlässigbar ist. Der Trans-Koppler
80 enthält im wesentlichen einen Transfor- formator 61 gilt als ideal, wenn er ein übersetziingsmator
81 und ein geerdetes Kapazitätsnetzwerk 82. verhältnis von 1 hat und wenn seine Wicklungen einen
In dieser Anordnung werden die unsymmetrischen vernachlässigbaren stationären Widerstand bilden,
sprachfrequenten Signale über die Leitungen 41 A 45 In der Figur stellt die Impedanz, die eine Seite der
und 42/1 auf ein erstes Paar Kopploreingänge gegeben. Quelle 66 mit Erde 53 verbindet, ιΛη Grad der
während die Gleichstrom- und Niederfrequenzsignale Symmetrierung der Quelle dar. Mit anderen Worten:
über die Leitungen 41B und 42 B auf ein zweites Paar wenn Z = O ist, so wird die zugeordnete Seite der
Eingangsanschlüsse gegeben werden. Die Leitungen Quelle 66 geerdet und macht dadurch die Quelle 66
41/4 und 42/4 sind mit der Primärwicklung des 50 unsymmetrisch. Man erkennt, daß die Quelle 66 mit
Transformators verbunden, während die Leitungen den zwei Eingangsanschlüssen des Kopplers verbun-
41B und 42 B mit dessen Sekundärwicklungen ver- den ist.
bunden sind. Die symmetrierten sprachfrequenten Unter Anwendung bekannter Rechenmethoden erSignale
sowie die Gleichstrom- und Niederfrequenz- hält man folgende Schleifengleichungen für die darsignale
erscheinen an den Ausgangsanschlüssen des 55 gestellte Ersatzschaltung: Kopplers, die mit dem symmetrierten Paar 51-52
verbunden sind. Die Arbeitsweise des Kopplers 80
ist bekannt, so daß hierauf an dieser Stelle nicht
mehr eingegangen wird. Es ist leicht zu erkennen, und
daß der bekannte Koppler 80 vier Eingangsanschluß- 60
verbindungen benötigt und deshalb nicht der gegenwärtige Koppler-Zwischenverbindungs-Norm genügt.
Ein bereits bekannter Koppler, der die sprachfrequenten Signale in Längsrichtung symmetriert und worin E die Quellenspannung ist, i, und i2 di( der gleichzeitig eine metallische Leitungsverbindung 65 Schleifenströme sind, L die Induktivität der Win
verbunden sind. Die Arbeitsweise des Kopplers 80
ist bekannt, so daß hierauf an dieser Stelle nicht
mehr eingegangen wird. Es ist leicht zu erkennen, und
daß der bekannte Koppler 80 vier Eingangsanschluß- 60
verbindungen benötigt und deshalb nicht der gegenwärtige Koppler-Zwischenverbindungs-Norm genügt.
Ein bereits bekannter Koppler, der die sprachfrequenten Signale in Längsrichtung symmetriert und worin E die Quellenspannung ist, i, und i2 di( der gleichzeitig eine metallische Leitungsverbindung 65 Schleifenströme sind, L die Induktivität der Win
auf der Ausgangsseite des Kopplers bezogen
das Verhältnis -rpi!ti- ein Maximum werden.
'o ums
Ein bereits bekannter Koppler, der Sprachbandsignale in Längsrichtung symmetriert und der gleich-
E = I1(Ls + Z(S)) + I2(Ls-Z(S)) (9)
0 = I1(Ls-Z(S)) +I2(Ls+ Z(s)), (10)
der gleiceg eine me gg
zwischen zwei Eingangs- und Ausgangsanschlüssen für überlagerte Gleichstrom- und Niederfrequenzsignalisierung
aufweist, ist in Fig. 3A gezeigt. Der
dungsabschnitte darstellt und s der verallgemeinern Frequenzparameter ist. Eine ideale induktive Kopp
lung wird angenommen, wobei die Gegeninduktivi
äten auch gleich L gemacht werden. Die Determinante D der Gleichungen (9) und (10) ist somit:
D =*
Ls + Z(s) Ls - Z(s)
on
Ls - Z(s) Ls + Z(s)
= (U + Z(S)Y - (Ls - Z{s))2 (12)
= ALsZ(S). (13)
= (U + Z(S)Y - (Ls - Z{s))2 (12)
= ALsZ(S). (13)
Nimmt man die Gleichung (13), so werden die Ausdrücke für i, und /2:
Ί =
ELs- Z(s)
0 Ls + Z(s)
E(Ls+ Z(s))
h =
4LsZ(s)
Ls + Z(s)E
Ls - Z(s) 0
(14)
(15)
'5
-E(Ls-Z(S))
4 Ls Z(s)
4 Ls Z(s)
(16)
(Π)
Verwendet man die Gleichungen (15) und (17) und nimmt wieder an, daß eine Gegenkopplung besteht,
so ist die Ausgangsspannung V0 des offenen Kreises
am symmetrierten Paar 51-52:
V0=VT-VR = Ls ((i, + I2) + (f, + I2))
= 2Ls(I1 + I2), (18)
2LsE
= E.
[(Ls + Z(s)) -(Ls - Z(s))} (19)
(20)
40
45
Es ist somit ersichtlich, daß die Ausgangsspannung V0 des offenen Kreises theoretisch gleich tier
Quellenspannung E ist. Die Gleichung (15) gibt indessen an, daß dann, wenn die Impedanz Z zur Erde
auf einer Seite des Generators 66 gegen Null geht, der Schleifenstrom I1 theoretisch gegen unendlich strebt.
Da die Transformatorwicklungen und die Quelle in Wirklichkeit einen bestimmten endlichen Widerstand
darstellen, wird der Strom I1 nicht unendlich, aber er
erreicht einen sehr großen Wert. Dies bewirkt natürlich eine übermäßige Verschwendung von nützlicher
Energie in den Transformatorwicklungen und in den inneren Generatorwiderständen. Deshalb ergeben
diese sehr großen Werte der Schleifenströme, selbst wenn F0 im wesentlichen über das Gesprächsband
symmetriert ist — z. B. VT — — VR Φ 0, wenn die
Quelle 66 geerdet wird — merkliche Spannungsabfälle über die inneren Widerstände. Dies ergibt wiederum
eint nicht tragbare Einfügungsdämpfung. Wenn beispielsweise der Koppler 60 zwischen einer Quelle von
600 Ohm und einer Last von 600 Ohm liegt, hat die longitudinal e Symmetrierung bei 1000 Hz einen Überschuß
von 2OdB, aber der Einfügungsverlust bei 1000 Hz beträgt ungefähr 25 dB, was im allgemeinen
nicht mehr akzeptabel ist.
Ein Koppler gemäß der vorliegenden Erfindung, der sprachfrequente Signale in Längsrichtung symmetriert
und der zugleich Zwischen seinen beiden Eingangsund Ausgangsanschlüssen für die überlagerte Gleichstrom-
und Niederfrequenzsignalisierung eine galvanische Durchschaltung besitzt, der außerdem eine
wesentlich günstigere Einfügungsdämpfung aufweist, ist in Fig. 4A gezeigt. Die Einfügungsdämpfungseigenschaften
des Kopplers 70 werden unter Bezugnahme auf Fig. 4B noch ausführlicher diskutiert.
Der Koppler 70 enthält im wesentlichen den Transformator 71 mit den aufgeteilten Wicklungen, ein
Induktivitätsnetzwerk 76 und ein geerdetes Kapazitätsnetzwerk 75.
Erfindungsgemäß enthält das Induktivitätsnetzwerk 76 die Induktivitätsspulen 77/1 und 77B, die
sich mit entgegengesetztem Wicklungssinn auf dem Kern 78 befinden. Diese Spulen können in vorteilhafter
Weise zwei identische Abschnitte einer einspuligen Induktivität sein. Außerdem enthält der Transformator
71 eine aufgeteilte Primärwicklung, die aus den Wicklungsabschnitten 72/1 und 72B besteht;
eine aufgeteilte Sekundärwicklung, die aus den Wicklungsabschnitten 73/1,73 B besteht, sowie einen Kern
74. Die Primärwicklungsabschnitte 72/1 und 72 B sind identisch und gleichsinnig in Reihe geschaltet,
während die Sekundärwicklungsabschnitte 73/1 und 73 B ebenfalls identisch und gleichsinnig in Reihe
geschaltet sind. Schließlich enthält das Kapazitätsnetzwerk 75 in Serie geschaltete Kondensatoren 75/1
und 75B, deren gemeinsamer Verbindungspunkt mit Erde 53 verbunden ist. Die Kondensatoren 75 A und
75 B haben gleiche Werte.
Die Induktionsspule HA schaltet die Wicklungsabschnitte 72 A und 73/1 in Reihe, während die
Spule 77 B die Wicklungsabschnitte 72 B und 73 B in Serie schaltet und dabei eine galvanische Durchverbindung
zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung des Transformators bewirkt. Die äußeren
Enden der Primärwicklungsabschnitte 72/4 und 72 B, welche zu den Leitungen 41 und 42 führen, stellen die
beiden Eingangsanschlüsse des Kopplers dar, während die äußeren Enden der Sekundärwicklungsabschnitt?
73 A und 73 B, die zu dem symmetrierten Adernpaar 51-52 führen, die beiden Ausgangsenden des
Kopplers darstellen. Außerdem führt der gemeinsame Verbindungspunkt des Abschnitts 73 A und der Spule
77 A zum Kondensator 75 A, während der gemeinsame Verbindungspunkt des Abschnitts 73 B und dei
Spule 77 B zum Kondensator 75 B führt. Entsprechenc der vorliegenden Erfindung werden die unsymme
trierten, sprachfrequenten Signale auf die beidei Eingangsanschlüsse des Kopplers gegeben, währen«
die symmetrierten, sprachfrequenten Signale an dei beiden Ausgangsanschlüssen des Kopplers abgegriffe:
werden können.
Der hier beschriebene Koppler, der eine sekundäi seitige Mittelpunktserdung aufweist, aber keine K01
densatoren 75/1 und 75 B enthält, hat eine in Läng
richtung symmetrierte sprachfrequente Signalübe tragung mit verbesserten Einfügungsdämpfungen. Al
gemein gesprochen überträgt der Transformator'.
die sprachfrequenten Signale von seiner Primärwic! lung auf seine Sekundärwicklung, während das Indu
309551/2
tivitätsnetzwerk 76 jede longitudinal sprachfrequente
Signalkomponente unterdrückt.
Im einzelnen erzeugt die Induktionsspule 77 ß, die Teil der Schleife ist, welche den normalerweise geerdeten
Primärwicklungsabschnitt 72 B und Erde 53 umfaßt, diejenigen Kraftflüsse, die notwendig sind, um
die durch die Induktionsspule 77/4 gehenden longitudinalen,
sprachfrequenten Signalkomponenten zu unterdrücken. An diesem Punkt wurde weder das
übersetzungsverhältnis des Transformators noch die ι ο Art der Serienschaltung zwischen den Primär- und
Sekundärwicklungsabschnitten näher angegeben.
Nunmehr weist ein Koppler von der bereits beschriebenen Art mit Kondensatoren 75/1 und 75 B
nicht nur eine in Längsrichtung symmetrierte sprachfrequente Signalübertragung mit verbesserten Einfügungsdämpfungen
auf, sondern auch eine Gleichstrom- und Niederfrequenzsignalisierung über die galvanische Verbindung, welche die beiden Eingangsund
Ausgangsanschlüsse des Kopplers verbindet. In diesem Fall wirkt das Kapazitätsnetzwerk 75 im
wesentlichen als Kurzschlußelement für die sprachfrequenten Signale und als offener Kreis für die Gleichstrom-
und Niederfrequenzsignale. Deshalb ist die Wirkungsweise des Kopplers im sprachfrequenten
Bereich im wesentlichen dieselbe wie bereits oben dargelegt. Wiederum wurde weder das übersetzungsverhältnis
noch die Art der Serienverbindung zwischen den Primär- und Sekundärwicklungsabschnitten im
einzelnen angegeben.
Im allgemeinen reagieren die Transformator wicklungen auf die Gleichstromsättigung. Dies verursacht
natürlich einen Abfall der nominalen Wicklungsinduktivität, wodurch sich eine weniger effektive
Sprachbandsignalübertragung ergibt. Um deshalb die Gleichstrom- und Niederfrequenzsignale über die
galvanische Verbindung übertragen zu können, die sich zwischen den beiden Eingangs- und Ausgangsanschlüssen
des Kopplers befindet und gleichzeitig die nominale Effizienz der sprachfrequenten übertragung
beibehalten zu können, werden die Wicklungsabschnitte 72/4 und 73 Λ bzw. die Wicklungsabschnitte
72B und 73 B, die sich auf den a- bzw. fc-Adern
befinden, jeweils entgegengesetzt in Reihe geschaltet. Dadurch erzeugen die Ströme, welche in diesen
zugeordneten Primär- und Sekundärwicklungsabschnitten fließen, gleiche und entgegengesetzt gerichtete
GleiciiStromflüsse, welche sich gegenseitig aufheben
und dabei die Wicklungsinduktivität auf ihren normalen Wert stabilisieren.
Die Koppleranordnungen, welche zuvor beschrieben wurden, konnten in vorteilhafter Weise Eisenkerntransformatoren
verwenden. Entsprechend einer besonderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
hat jedoch der Transformator 71 ein übersetzungsverhältnis von 1 und enthält einen »Permalloy«-Kern.
Die sich hieraus ergebende Struktur hat eine sehr große Niederfrequenzinduktivität, die für eine verzerrungsfreie
Gleichstromwahlimpulsübertragung entlang der obenerwähnten galvanischen Durchverbindung
notwendig ist. Es ist noch zu bemerken, daß Transformatoren mit einem »Permalloy «-Kern relativ
wenig Raum beanspruchen. Bei einer praktischen Ausführungsform des Kopplers 70, der einen »Perrnalloy«-Kern
enthielt, wurden die Gleichstromwahlimpulse mit Frequenzen bis zu 20 Impulsen pro
Sekunde übertragen sowie mit einer sich ergebenden Verzerrung von nur 8%.
Es wird nun unter Bezugnahme auf das idealisierte Ersatzschaltbild für Sprachfrequenzen der Fig. 4B
gezeigt, daß der Koppler 70 eine in Längsrichtung symmetrierte Sprachbandsignalübertragung mit wesentlich
verbesserten Einfügungsdämpfungen gewährleistet. Es wird wiederum angenommen, daß die
geerdeten Kondensatoren für das Sprachband im wesentlichen als Kurzschlußelemente wirken, daC
ferner der Transformator ideal und der innere Widerstand der Quelle 66 vernachlässigbar ist. Die Impedanz
Z stellt den Grad der Symmetrierung der Quelle 66 dar. Man erkennt, daß die Quelle 66, derer
Ausgangsspannung mit E bezeichnet ist, mit der beiden Eingangsanschlüssen des Kopplers verbunder
ist, während das symmetrierte Adernpaar 51-52 ar den beiden Ausgangsanschlüssen des Kopplers liegt
Schreitet man den oben begangenen Weg weitei fort, so sind die Schleifengleichungen für diese äquiva
lente Schaltung:
E = Z1(Ls + Los + Z(s)) + I2(U - L0S - Z(s)),(21)
0 = /, (Ls - L0S - Z(S)) + I2(Ls + L0S + Z(s)) .(22)
wobei i, und /2 die Schleifenströme darstellen. L dii
Induktivität der Wicklungsabschnitte, L0 die Indukti
vität der Induktionsspulen und s der verallgemeinern Frequenzparameter ist. Es wird wieder ideale Kopp
lung angenommen. Die Determinante D der Glei chungen (21) und (22) ist damit gegeben durch:
Ls + L0S + Z(s) Ls — Los — Z(s)
Ls - L0S - Z(s) Ls + L0S + Z(s)
= (Ls +L0S + Z(s))2 - (Ls -L0S- Z(s))2 ,
(24)
= 4Ls(L0S + Z(S)). (25)
Verwendet man D, so werden die Ausdrücke 1 und Z2:
D =
,(23)
Ί =
ELs-L0S - Z(s)
0 Ls + L0S + Z(s)
0 Ls + L0S + Z(s)
_ E(Ls + L0S + Z(S))
4 Ls (Los + Z(s))
4 Ls (Los + Z(s))
Ls + L0S + Z(s) E
Ls - L0S - Z(s) 0
_ £(L5 - L0S - Z(s))
4 Ls (L0S + Z(S))
4 Ls (L0S + Z(S))
Verwendet man die Ausdrücke i, und X1 und nimn
man ideale Kopplung an, so ist die Ausgangsspannur K0 des offenen Kreises:
V0 = F7- - VR = Ls ((I1 + Z2) + (i, + /2))
= 2 Ls(I1 + Z2), (30)
_ 2 Ls E (Ls + L0S + Z(s) - Ls + L0S - Z(s
4 Ls(L0S + Z(s))
= E.
Wieder ist die Spannung V0 des offenen Kreises
theoretisch gleich der Quellenspannung E. Statt daß der Strom i, jedoch in diesem Fall theoretisch den
Wert unendlich annimmt, wenn sich die an die Quelle 66 angeschlossene und zur Erde führende
Impedanz Z dem Wert Null nähert, strebt der Strom einem endlichen Wert zu, der durch die parallelen
Impedanzen von L und L0 bestimmt wird. Weil die Transformatorwicklungen und die Quelle einen endlichen
Widerstand darstellen, wächst der Strom /,
auf einen brauchbaren Wert an, der nicht zu wesentlichen Spannungsabfällen an den inneren Widerständen
fuhrt. Hierzu ist nicht nur K0 symmetriert,
z. B. VT = —VR φ 0 (sogar wenn die Quelle geerdet
wird), sondern auch die Einfügungsdämpfung ist wesentlich vermindert. Wird der Koppler 70 zwischen
eine 600-Ohm-Quelle und eine 600-ühm-Last
geschaltet, so überschreitet die longitudinal Symme-■
derung über das ganze Sprachband 32 dB, während die Einfügungsdämpfung bei 1000 Hz nur 0,8 dB
beträgt und damit eine wesentlich verbesserte Einfügungsdämpfung darstellt.
In der Fig. AC sind gleichstrommäßige Ersatzschaltungen
von Kopplern 70 und 70' gezeigt, worin eine galvanische Verbindung für die gerichtete Schleifengleichstrom-
und Niederfrequenzsignalisierung von der Endstelle 10 zu der Endstelle 10' angewendet ist,
•die auch als metallische Schleifensignalisierung bekannt ist. In diesem Fall wirken die geerdeten Kondensatoren
75/4 und 75 B im wesentlichen als Entkopplungselemente,
während die Transformatorwicklungen und Induktivitätsspulen im wesentlichen als Widerständer
mit den Werten R bzw. R0 wirken. Zum Zwecke der Veranschaulichung enthalten die Endstellen
10 bzw. 10' eine ungeerdete Batterie-Schalter-Kombination 91 und ein stromempfindliches
Relais 92, welches auf das öffnen und Schließen des Schalters anspricht. Man erkennt, daß ein impulsweiser
Strom iScMejfr von der Endstelle 10 nach der
Endstelle 10' auf der Leitung T und von der Endstelle 10' zu der Endstelle 10 auf der Leitung R fließt.
Spezielle Anwendungen dieser Anordnung und Methoden zum Anschließen einer zugeordneten Sprachband-Endeinrichtung,
sind bereits bekannt und werden deshalb hier nicht beschrieben.
In Fig. 4D sind weiterhin gleichstrommäßige Ersatzschaltungen von Kopplern 70 und 70' gezeigt, worin die galvanische Durchschaltung für die doppelgerichtete longitudinale Gleichstrom- und Niederfrequenzsignalisierung zwischen der Bildstelle 10 und
In Fig. 4D sind weiterhin gleichstrommäßige Ersatzschaltungen von Kopplern 70 und 70' gezeigt, worin die galvanische Durchschaltung für die doppelgerichtete longitudinale Gleichstrom- und Niederfrequenzsignalisierung zwischen der Bildstelle 10 und
ίο der Endstelle 10' verwendet wird, die auch als gemischte
Signalisierung bekannt ist. Die geerdeten Kondensatoren wirken hier wieder im wesentlichen
wie geöffnete Schaltkreiselemente, während die Transformatorwicklungen
und Induktionsspulen im wesent-
is liehen wie Widerstände wirken. Zu Anschauungszwecken enthalten die Endstellen 10 bzw. 10' eine
geerdete Batterie-Schalier-Kombination 93 und eine geerdete widerstandsstromempfindliche Relaiskombination
94 zum Signalisieren von der Endstelle 10 nach der Endstelle 10'. Auf ähnliche Weise enthalten
d ΐ Endstellen 10' bzw. 10 analoge Elemente 96 und 95
"i Signalisieren von der Endstelle 10' nach .der
endstelle 10. In diesem Fall fließt ein erster Strom i!a„gs
von der Endstelle 10 nach der Endstelle 10' auf der Leitung T, während ein zweiter, unabhängiger Strom
'"an»« von der Endstelle 10 nach der Endstelle 10' auf
der Leitung R fließt. Für beide Ströme ist die Rückleitung über Erde vorgesehen. Spezielle Anwendungen
dieser Anordnung sowie Methoden zum Anschalten zugeordneter Sprachbandendeinrichtungen sind bekannt
und werden deshalb hier nicht näher beschrieben.
Außer den hier beschriebenen Anwendungen kann der Koppler der vorliegenden Erfindung auch dazu
.15 verwendet werden, die Störsignale zu vermindern, die
von der dem Vermittlungsamt innewohnenden Unsymmetrie und den induzierten longitudinalen Signalinterferenzen
herrühren, wenn die bestehenden Anordnungen nicht die notwendige longitudinale Signalunterdrückung
aufweisen. Diese Anwendungen soller hier jedoch ebenfalls nicht diskutiert werden.
Claims (4)
- Patentansprüche:1 Koppler zum longitudinal Symroetneren von sprachfrequenten Signalen, die auf seme ersten und zweiten Eingangsanschlüsse gegeben werden, damit er an seinen ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen symmetrierte, sprachfrequente Signale abeibt, dadurch gekennzeichnet daß ein Transformator (71) erste (72X) und zweite 72B Primärwicklungen und erste (73 X) und zweite (73 B) Sekundärwicklungen aufweist, wobei die ersten Primär- und Sekundärwicklungen gegensinnig in Reihe an den ersten Eingang und den ersten Ausgang angeschlossen sind, daß die zweiten Primär- und Sekundärwicklungen ebenfalls gegensinnig in Reihe an den zweiten Eingang und an den zweiten Ausgang geschaltet sind und daU ein Induktivitätsnetzwerk (76) erste (77X) und zweite (77B) in Reihe geschaltete Spulen aufweist, die gegensinnig auf einem gemeinsamen Kern angeordnet sind, wobei sich die erste Spule in bene zwischen den ersten Primär- und Sekundärwicklungen befindet und die zweite Spule in Serie zwischen die zweiten Primär- und Sekundärwicklungen geschaltet ist.
- 2 Koppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kapazitätsnetzwerk (75) mit zwei Kondensatoren {15 A, 75B) vorgesehen ist, die an ihrem gemeinsamen Verbindungspunkt mit einem Bezugspotential (53) verbunden sind und in Serie zwischen die Sekundärwicklungen geschaltet sind. .
- 3 Koppler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Primärwicklungen gleichsinnig in Reihe geschaltet sind und zweiten Sekundärwicklungen ebenfalls gleichsinnig in Reihe verbunden sind.
- 4 Koppler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Primärwicklungen auf einem einzigen »Permalloy«-Kern gewickelt sind.zu erhalten, muß der '"W . den syrrimetrierten , der Endstellenemnchtung rnit 3^ ^ nur^2?i5fÄf und Ausgangseine minimale Anzdm Dje derzeitlgenazoverbindungen erfordar ^ zweidrähtige
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