DE2262237B2

DE2262237B2 - Kopplerschaltung für die kombinierte Sprachfrequenzübertragung und Gleichstromsignalisierung

Info

Publication number: DE2262237B2
Application number: DE2262237A
Authority: DE
Inventors: Russell William Holmdel N.J. Collins (V.St.A.)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1971-12-27
Filing date: 1972-12-20
Publication date: 1973-12-20
Also published as: US3731234A; CA951445A; AU471232B2; GB1360364A; DE2262237C3; SE376136B; JPS538442B2; AU5039772A; BE793240A; FR2167103A5; DE2262237A1; NL7217546A; JPS4874709A; IT976152B

Description

IO Symmetnerung von P-- . _{Ausgangsverbin}.

der zweidrahHgen bin ang _Durchschaltungs-

.« düngen genügen sowie gaivan _chstromsi„_nali.

und

Ausgang ange-

iXfÄen^Edie 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- undSekundar_hn wicklungen, wobei die zugeordneten Wicklungsabin ttp entlane der T- und R-Leitung entgegen_ge^hset Un Serie^ggeSaltet 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 ~ V_R

während die Längsspannung definiert ist als:

wobei V_T bzw. V_R die Spannungen der Leitungen 51 bzw. 52 zu Erde sind. Die Signalübertragung in Kabelpaar 51-52 soll dann vollkommen Symmetrien

sein, wenn	Vr=-	*v_R*	Φ0,	(3)

in diesem Fall ist	*^Schleife*	=	2V_T	(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 V_iiH, 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 V_angs 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-

V_R = 0, so ist VscMeifc = V_T und V_m„_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

auf der Ausgangsseite des Kopplers bezogen

das Verhältnis -rp^i!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)

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)

(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=V_T-V_R = 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. V_T — — V_R 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 + L_os + 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 — L_os — 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)

_ E(Ls + L₀S + Z(S))
4 Ls (L_os + Z(s))

Ls + L₀S + Z(s) E Ls - L₀S - Z(s) 0

_ £(L5 - 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- - V_R = 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. V_T = —V_R 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 i_ScMejf_r 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

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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

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.

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